Направления исследований В. И. Полежаева и возглавляемой им научной школы охватывают как актуальные проблемы фундаментальной науки, так и многочисленные вопросы прикладного характера: основные задачи свободной конвекции, вопросы устойчивости конвективных движений, изучение переходных и турбулентных режимов, процессов тепло- и массопереноса в космосе и земных условиях с приложениями к проблеме получения материалов с особыми свойствами, локальные конвективные процессы в атмосфере и океане.
Особое внимание В. И. Полежаев уделяет разработке эффективных методов численного моделирования процессов тепло- и массопереноса на основе уравнений Навье-Стокса для сжимаемого газа, несжимаемой жидкости и других математических моделей.
Во всех областях научных интересов В. И. Полежаевым впервые получены значительные результаты, примерами которых являются формулировка общих закономерностей конвективного тепло- и массообмена и температурного/ концентрационного расслоения в замкнутых объемах (эффект максимума температурной/концентрационной стратификации), прямое численное моделирование переходных и турбулентных режимов тепловой гравитационной конвекции в вертикальном слое.
Начиная с 1968 г. В. И. Полежаев являтся активным участником симпозиумов и форумов по тепломассообмену, проводимых в Минске на базе Института тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова.
В последние годы В. И. Полежаевым и его сотрудниками выполнены комплексные исследования пространственной структуры и устойчивости конвективных процессов; опыт исследования конвекции и многопараметрического моделирования конвективных процессов на основе уравнений Навье-Стокса обобщен в виде программного комплекса - "компьютерной лаборатории", открывающей перспективы перед студентами и молодыми учеными.
В. И. Полежаев ведет большую научно-организационную работу, является членом Научного совета Международного комитета по тепло- и массообмену, членом редколлегии Известия РАН, "Механика жидкости и газа", одним из инициаторов проведения Всесоюзного (с 1979 г.), а в настоящее время Международного симпозиума "Гидромеханика и тепломассообмен в условиях невесомости".
Редколлегия и редакция Инженерно-физического журнала поздравляют Вадима Ивановича с юбилеем, желают ему здоровья и счастья, новых достижений в его творческой и научно-организационной деятельности.