В. М. Курочкин начал свою научную деятельность как математик-алгебраист на механико-математическом факультете Московского государственного университета. Специализировался по алгебре под руководством выдающегося алгебраиста А.Г.Куроша. Им был опубликован ряд работ по теории колец и алгебр. В 1949 г. защитил кандидатскую диссертацию.
В 1950 г. В.М.Курочкин поступил на работу в Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР, где в то время под руководством академика С.А.Лебедева шла работа по созданию первых советских ЭВМ. Принял деятельное участие в разработке системы команд ЭВМ БЭСМ. За эту работу В. М. Курочкин был награждён орденом Трудового Красного знамени.
В 1955 г. образуется Вычислительный Центр АН СССР. В. М. Курочкин возглавил лабораторию программирования, которая стала одним из основных центров этой новой тогда области науки в СССР. За время существования лаборатории из неё выделились несколько коллективов, составивших ядра других подразделений ВЦ АН СССР, а также других институтов (Вычислительный центр Сибирского отделения АН СССР - ныне Институт вычислительных технологий СО РАН, Центральный экономико-математический институт РАН).
Одним из первых в СССР В. М. Курочкин стал заниматься вопросами автоматизации программирования. В те годы, когда надёжность ламповых ЭВМ была крайне низка, а возможности связи ЭВМ с внешним миром оставались на уровне счётно-аналитических машин, В. М. Курочкин возглавил работу над созданием программирующих программ, а впоследствии — языков программирования и трансляторов.
Под руководством В. М. Курочкина были созданы транслятор ППС для ЭВМ Стрела-3 и транслятор с языка АЛГОЛ для ЭВМ БЭСМ-2. Вслед за этим В. М. Курочкином была составлена оригинальная, широко применявшаяся «Компилирующая и интерпретирующая система» (КИС) для ЭВМ БЭСМ-2. При этом был успешно воплощён ряд новых тогда, но сейчас ставших классическими методов: табличный подход к синтаксическому анализу, оптимальное по числу рабочих переменных программирование арифметических выражений.
Большой вклад внёс В. М. Курочкин в работы по языкам программирования. Он был деятельным участником международной группы по автоматизации программирования, разработавшей язык АЛГАМС и позднее — международной рабочей группы по языку Ада. Большое значение имел созданный в ВЦ АН СССР под руководством В.М.Курочкина транслятор с языка АЛГОЛ 60 для ЭВМ БЭСМ-6 (на программистском жаргоне – «Алгол Курочкина»). Один из первых трансляторов с языков программирования высокого уровня для высокопроизводительных ЭВМ, он на протяжении многих лет служил важным инструментом для решения прикладных задач из различных областей естественных наук, широко использовался во многих организациях.
С 1955 по 1962 гг. в лаборатории также решались прикладные задачи, имевшие важное государственное значение, в том числе связанные с запуском первых искусственных спутников Земли. Методика и программы расчёта траекторий спутников были разработаны под руководством В.М.Курочкина. Во время запусков спутников институт закрывался для всех, кроме группы вычислителей, во дворе выставлялась охрана с прожекторами.
Работа над трансляторами естественно привлекла внимание В. М. Курочкина к вопросам автоматизации их разработки и формализации описания языков программирования. В основу такой формализации был положен аппарат атрибутных грамматик. Были сделаны обобщения атрибутных грамматик, позволяющие использовать их более эффективно для определения языков программирования. В. М. Курочкиным был предложен оригинальный асинхронный алгоритм вычисления семантических атрибутов.
С 1948 г. В. М. Курочкин вёл педагогическую работу в Московском физико-техническом институте. Он разработал вузовские программы по обеспечению ЭВМ, по линейному программированию, по методам трансляции. Под его руководством выполнено много диссертационных работ в области реализации языков программирования и теории программирования.