Метеоролог. Доктор географических наук (1961). Академик АН Узбекской ССР (1966). Исследовал атмосферные процессы над Средней Азией и Казахстаном, Антарктидой. Предложил первое климатическое районирование Антарктиды, исследовал влияние Антарктического материка на атмосферную циркуляцию Южного полушария. Участник 3-й Антарктической экспедиции АН СССР (1957-1958). Совместно с Г. Векслером и М.А. Алакой разработал международный проект "Всемирная служба погоды", который и в наши дни является основой оперативных прогнозов погоды во всем мире. Совместно с В.А. Джорджио разработал географическую классификацию воздушных масс Средней Азии и СССР, а также классификацию синоптических процессов Средней Азии. В 1959–1973 г. - директор Гидрометцентра СССР. С 1973 г. преподавал в МГУ, профессор (1973), заведовал кафедрой метеорологии и климатологии. Автор учебника "Техника синоптического анализа" (1948). В 1962–1974 г. был главным редактором журнала "Метеорология и гидрология". Лауреат Сталинской премии (1948), Государственной премии (1971), Ленинской премии (1974).
      Скончался В.А. Бугаев 2 апреля 1974 года, похоронен в Москве на Востряковском кладбище (19 уч.).