В 1983 г., по направлению дирекции института, был избран заведующим кафедрой мерзлотоведения Якутского государственного университета.

В.В. Шепелёв является одним из ведущих специалистов страны в области гидрогеологии криолитозоны и общей геокриологии, автором и соавтором более 400 научных трудов, из которых около 350 опубликовано, в том числе 20 монографий, брошюр и учебных пособий.

Область научных интересов: изучение мерзлотно-гидрогеологических условий отдельных районов Восточной Сибири, режима и разгрузки подземных вод, разработкой инженерных способов борьбы с подтоплением урбанизированных территорий в криолитозоне надмерзлотными водами, с изучением наледей и их гидрогеологической роли.

Исследования В.В. Шепелева имеют общую геокриологическую и геоэкологическую направленность. Им предложено новое понимание о криолитосфере Земли и ее водообменной функции, конкретизирована схема круговорота природных вод на основе принципа их единства и учета фазовых переходов, уточнены существующие представления о зоне аэрации в области распространения многолетнемерзлых пород и ее геоэкологической роли, предложены новые подходы к оценке факторов колебаний глобального климата. Особое внимание в первые десятилетия своей научной деятельности В. В. Шепелёв уделял изучению наледей и надмерзлотных вод. Им унифицирована их классификация, выяснены основные закономерности формирования, распространения, питания, режима и влияния на сток и ресурсы рек, особенности использования и охраны от загрязнения, разработаны конкретные рекомендации по борьбе с подтоплением надмерзлотными водами урбанизированных территорий и сельскохозяйственных земель. Результаты проведенных исследований были представлены В. В. Шепелёвым на многих международных и всероссийских научных конференциях, в научной периодике, а также в таких обобщающих опубликованных работах, как «Источники Центральной Якутии» (1973, в соавторстве), «Методика изучения наледей» (1975, в соавторстве), «Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири» (1984, в соавторстве), «Родниковые воды Якутии» (1987), «Надмерзлотные воды. Особенности формирования и распространения» (1995). В 1994 г. им была защищена докторская диссертация по теме: «Общие закономерности формирования и режима надмерзлотных вод криолитосферы».

В последние два десятилетия исследования В. В. Шепелёва приобрели общетеоретическую и общепланетарную направленность. Им предложено новое понимание о криолитосфере Земли и ее водообменной функции, конкретизирована схема круговорота природных вод на основе учета принципа их единства, фазовых переходов и межфазовых взаимодействий воды, уточнены существующие представления о зоне аэрации в области распространения многолетнемерзлых пород и ее водообменной роли, предложены новые подходы к оценке факторов колебаний глобального климата и их влияний на изменение параметров криолитосферы и гидросферы нашей планеты. Основные результаты этих исследований изложены им в изданиях «К понятию о криолитосфере Земли» (1997), «Мониторинг подземных вод криолитозоны» (2002, в соавторстве), «Подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использования» (2003, в соавторстве), «Надмерзлотные воды криолитозоны» (2011). Научные работы сообщались на научных конференциях различного уровня, и публиковались в отечественной и зарубежной научной периодике.

Помимо научных исследований, В.В. Шепелёв выполняет большую научно-организационную, научно-редакторскую, научно-экспертную, педагогическую, научно-популяризаторскую, научно-общественную и научно-просветительскую деятельность.

С 1978 по 2008 гг. Шепелёв В. В. преподавал в Северо-Восточном Федеральном университете им. М. К. Аммосова. В настоящее время он является руководителем филиала кафедры мерзлотоведения СВФУ в Институте мерзлотоведения СО РАН, заместителем председателя ГЭК и ГАК университета по специальности «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания», приглашенным профессором Хэйлунцзянского университета по специальности «Гидрогеология и охрана водных ресурсов», заместителем председателя диссертационного совета Д 003.025.01, действующего при ИМЗ СО РАН, руководителем аспирантов и дипломных работ студентов. Среди его учеников два кандидата наук.

С 1999 г. по настоящее время – заместитель директора по научной работе Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (г. Якутск). Доктор геолого-минералогических наук (1995), профессор (1996). Действительный член Академии наук РС (Я) с 2012 года.

Член ОУС СО РАН по Отделению наук о Земле, ОУС Академии наук РС(Я) по наукам о Земле, диссертационного совета при Институте мерзлотоведения СО РАН, член Президиума Якутского научного центра СО РАН. Главный редактор научно-популярного журнала «Наука и техника в Якутии», член редколлегии журнала «Наука и образование». Член НТС Министерства охраны природы РС (Я), член НТС «Венчурная компания Якутия», член НТС Ленского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов, член НТС администрации ГО «г. Якутск».

Член-корреспондент Российской инженерной академии. Председатель комиссии по науке и экологии Общественной палаты г. Якутска.

Активная научная, научно-организационная, педагогическая, научно-просветительская и научно-общественная деятельность В.В. Шепелёва была отмечена рядом правительственных и профессиональных наград. В 2000 г. ему был выдан диплом Русского географического общества за выдающиеся научные работы в области географии, в 2001 присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки РС (Я), в 2014 г. присуждена Государственная премия РС (Я) в области науки и техники, а в 2016 г. присвоено звание Почётного гражданина г. Якутска.