В 1910 г. после путешествий по Полярному Уралу и прилегающим тундрам Сукачев опубликовал работы по ботанической географии. Позже в течение 5 лет в экспедициях исследовал Забайкалье. В 30-х гг. руководил экспедицией по изучению песков Верхнего Дона. Рассматривал биоценоз как простейшую составную часть ландшафта в элементарном природном территориальном комплексе. Интересы Сукачева как ученого-экспедиционника были крайне широки. Занимался палеоботаникой, болотоведением, в частности разработал теорию образования болот. Редактировал «Бюллетень Московского общества испытателей природы» и «Ботанический журнал». Много преподавал, был директором организованного им Института леса АН СССР (ныне Институт леса и древесины им. В. Н. Сукачева в Красноярске), заведовал кафедрой ботанической географии МГУ.
Удостоен Больших золотых медалей им. В. В. Докучаева АН СССР, им. Н. М. Пржевальского, им. П. П. Семенова Тян-Шанского РГО. Был президентом, а потом и почетным президентом Всесоюзного Ботанического общества. В 1967 г. Академия наук учредила Золотую медаль им. В. Н. Сукачева.