В. И. Лысаком развивается одно из приоритетных направлений современного материаловедения, связанное с созданием и изучением свойств металлических слоистых, армированных, металлокерамических и интерметаллидных композиционных материалов с помощью энергии взрыва. Начатые еще в 70-е годы, эти исследования явились фундаментом научной школы, работами которой были сформулированы научные основы создания новых композиционных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами, получение которых ранее было невозможно. Это открыло широкие перспективы совершенствования приоритетных областей современной техники и технологии, развития атомной энергетики, металлургии, оборонной промышленности, космической техники и др.
В своих работах В. И. Лысак с сотрудниками развил энергетический подход к анализу процессов, приводящих к формированию равнопрочных соединений при сварке взрывом одно- и разнородных металлов. Им раскрыта структура энергетического баланса сварки взрывом биметаллических и многослойных композитов и обобщены границы сварки взрывом, впервые сформулированы и реализованы на практике принципы организации внутренней структуры и внешней архитектуры композитных деталей и узлов с применением искусственного интеллекта. Были выполнены систематические исследования служебных свойств биметаллических и многослойных СКМ при различных видах нагружения, действии агрессивных сред и т.п., позволивших сформулировать принципы управления конечными свойствами проектируемого материала применительно к конкретным условиям эксплуатации.
Фундаментальные исследования, выполненные руководимым В. И. Лысаком коллективом ученых, нашли свое логическое продолжение в прикладных разработках. Созданные с помощью сварки взрывом композиционные материалы различной номенклатуры и назначения внедрены на предприятиях металлургии, энергетики, атомного и нефтехимического машиностроения, ракетно-космического и оборонного комплексов страны. Сваренные взрывом крупногабаритные биметаллические заготовки использованы в энергетическом оборудовании АЭС «Козлодуй» (Болгария), «Ловииза-II» (Финляндия), «Харагуа» (Куба), Ленинградской АЭС, Волжской ГЭС, нефтехимической аппаратуры и др. Композитные детали и узлы специальной техники использованы в космических системах «Буран», «Энергия» «Морской старт», «Союз», «Салют», МКС, программах «Венера», «Марс» и др. Изготовленные взрывом композиты позволили эффективно решить производственные задачи на многих предприятиях металлургии, машиностроения и энергетики (ОАО «Норильский никель», ОАО «Волгоградский алюминий», АО «Волгоградэнерго», АО «Пермьэнерго», ОАО «Волгограднефтемаш», ОАО «Комсомолец» (г. Тамбов), Саяно-Шушенская ГЭС и мн. др., а также предприятиях военно-промышленного комплекса.
Владимир Ильич – автор более 1090 научных трудов, в т. ч. 14 научных монографий, 5 учебников и учебных пособий, 450 статей в ведущих российских и зарубежных журналах, 90 изобретений и полезных моделей. Под его руководством защищено 29 кандидатских и 7 докторских диссертаций.
В. И. Лысак выполняет большую учебно-методическую и научно-организационную работу: является членом бюро отделения химии и наук о материалах РАН, членом президиума Южного научного центра РАН, председателем докторского диссертационного совета, членом редколлегий 7 российских и зарубежных научных журналов, членом научных советов РАН по материалам и наноматериалам, по горению и взрыву, по металлургии, по керамическим материалам и химической технологии.
В. И. Лысак награжден орденом Александра Невского и орденом Дружбы, медалью «За заслуги перед Волгоградской областью» ему присвоено звание «Заслуженный деятель науки РФ», является лауреатом премии Ленинского комсомола в области науки и техники, премии Правительства РФ в области науки и техники, премий Администрации Волгоградской области.