В течение 1871–1873 годов В. В. Марковников работал в Новороссийском университете, а затем после долгих колебаний принял предложение перейти в Москву.
Причина колебаний В. В. Марковникова была понятна: в Одессе он имел прекрасно устроенную лабораторию, в то время как в Московском университете имелась лишь старая химическая лаборатория, построенная еще в 1838 году. В. В. Марковников предвидел, что придется немало потрудиться для приведения лаборатории в состояние, пригодное для осуществления его обширных научных замыслов. Он полагал, что для правильной постановки преподавания и научных исследований в Московском университете наиболее целесообразным выходом являлась постройка нового здания химической лаборатории. Однако прошло почти пятнадцать лет, прежде чем это осуществилось. Открытие новой химической лаборатории состоялось 14 сентября 1887 года. С переходом в Москву В. В. Марковников вдохнул новую жизнь как в дело преподавания химии в Московском университете, так в особенности и в дело организации научных исследований.
В преподавании химии В. В. Марковников поставил на первый план самостоятельную работу студента и молодого научного работника.
Систему своих педагогических приемов В. В. Марковников нередко выражал в таких афоризмах: «Никогда не следует таскать в рот жареных голубей» или: «Следует пускать студента на глубокое место: кто выплывает, значит, будет толк». Молодые научные работники — студенты должны были самостоятельно разбираться в иностранных химических журналах и принимать решения при выполнении тех или иных заданий. Эти нововведения не замедлили скоро сказаться самым положительным образом. В лаборатории В. В. Марковникова появилось много молодых людей, жаждущих работать по химии. Лаборатория В. В. Марковникова была первой русской лабораторией, открывшей свои двери женщинам.
С начала 90–х годов В. В. Марковников приступает к новому обширному циклу экспериментальных исследований — систематическому изучению состава кавказской нефти. Любопытно отметить, что это новое направление в научной деятельности ц В. Марковникова вначале не встретило сочувствия среди некоторых русских химиков, выражавших сожаление по поводу того, что он занялся нефтью и, таким образом, «изменил чистой химии». «Мне всегда было непонятно, — говорил В. В. Марковников, — почему наши натуралисты не хотят выбрать для своих исследований такой научный вопрос, материалом для которого служила бы русская природа. Тогда бы мы не были свидетелями того, что Россия изучалась прежними нашими профессорами и академиками — иностранцами, да и теперь нередко изучается приезжими иностранцами».
По отзыву знаменитого итальянского химика Станислао Канницаро, «В. В. Марковников обогатил «чистую науку новым типом углеродистых соединений».
В. В. Марковников не был ученым, замкнутым в своей специальности. Его интересовали вопросы минеральной химии и геологии. Он живо интересовался вопросом нахождения глауберовой соли в приволжских соляных озерах и вопросом о происхождении таких озер. Летом 1881 года В. В. Марковников предпринимает на свои средства поездку на юго — восток России, где подробно знакомится с положением русской соляной промышленности. В 1884 году В. В. Марковников предпринимает вторую поездку на соляные озера Астраханской губернии.
Наряду с большой научной работой В. В. Марковников вел обширную общественную деятельность. Он постоянно повторял: «Ученым можешь ты не быть, а гражданином быть обязан». Свои огромные знания в области химии и химической промышленности он старался вынести далеко за пределы лабораторных стен.
В актовой речи, произнесенной в 1880 году, В. В. Марковников указывал на необходимость тесной связи науки с промыщ. ленностью для их обоюдного преуспевания. Не случайно, что ряд учеников В. В. Марковникова с большим успехом работали на химических заводах, нефтяных промыслах, ситценабивных красильных и многих других фабриках. «Никакое знание в стране, — говорил В. В. Марковников, — не может прогрессировать, а, наоборот, будет постоянно оставаться предметом роскоши, если не будет находить себе применение в жизни народа». Он радовался, видя, что его ученики работали на фабриках и заводах, успешно конкурируя с технологами и устанавливая таким образом связь между промышленностью и чистой наукой. Указывая на необходимость развития отечественной химической промышленности, В. В. Марковников говорил: «Представим себе, что Россия вступила в войну с своими западными соседями. Привоз морской и сухопутный как сырых, так и обработанных химико — красильных продуктов совсем прекратится… Мы отказываемся изобразить ту картину бедствий, в которой очутится тогда вся наша промышленность».
В. В. Марковников был активным деятелем в деле распространения и популяризации науки и технических знаний. Он являлся одним из учредителей Московского отделения Русского технического общества, в котором принимал самое деятельное участие, состоя председателем химико — технической группы. В 1884 году по инициативе В. В. Марковникова при физическом отделении Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии была организована химическая комиссия, позднее преобразованная в самостоятельное отделение. В течение 18 лет (за исключением двухлетнего перерыва) В. В. Марковников состоял председателем химического отделения. По его инициативе при обществе были организованы так называемые Ломоносовские заседания. В связи с исполнившимся 150–летием основания пер вой в России Ломоносовской химической лаборатории В. В. Мар ковников организовал при обществе ряд заседаний, посвященных М. В. Ломоносову и истории развития химии в России.