Специализируясь по геологии, он отлично зарекомендовал себя при изучении потухших вулканов Франции и извержения Везувия в 1906 г. Блестящее окончание теоретического курса в 1907 г. дало ему право на защиту докторской диссертации. Русанов решил собрать материал для диссертации на Новой Земле, геология которой была почти не изучена, а полезные ископаемые не разведаны.
Весной 1907 г. В.А. Русанов возвратился в Россию. Когда Русанов прибыл в Архангельск, он встретил со стороны местных властей всяческое содействие в подготовке экспедиции на Новую Землю.
В Архангельске к Русанову присоединился студент-зоолог Харьковского университета Л.А. Молчанов, с которым он в середине июля и прибыл на рейсовом пароходе «Королева Ольга Константиновна» к западному устью пролива Маточкин Шар. Отсюда в сопровождении проводника-ненца они на обычном ненецком карбасе совершили плавание по проливу до Карского моря и обратно.
В сентябре Русанов вернулся в Архангельск, а затем снова выехал в Париж. Исследования Русанова на Новой Земле, проведенные им самостоятельно и по собственной инициативе, получили высокую оценку профессоров Сорбонны. Поэтому, когда весной 1908 г. для французской экспедиции на Новую Землю потребовался геолог, из многих кандидатов единодушно был избран Русанов. Он догнал экспедицию в бухте Белушьей на Новой Земле. Отсюда Русанов с тремя участниками экспедиции направился на пароходе «Королева Ольга Константиновна» в становище Маточкин Шар, затем на ненецком карбасе прошел проливом в Карское море и поднялся вдоль берега к северу до залива Незнаемого.
Продолжая свое путешествие, Русанов совершил первый в истории сухопутный поход по Новой Земле, он пересек ее от залива Незнаемого до бухты Крестовой на западной стороне острова.
В.И. Русанов
Эта экспедиция принесла Русанову славу талантливого геолога и смелого исследователя. Поэтому, когда архангельские власти стали готовить экспедицию на Новую Землю, они пригласили Русанова принять в ней участие в качестве геолога. Официально экспедицию возглавлял Ю.В. Крамер, фактически же она работала по программе, составленной Русановым, и под его руководством. 4 июля 1909 г. экспедиция, состоявшая из пяти человек, вышла из Архангельска на пароходе «Королева Ольга Константиновна». 9 июля пароход высадил Русанова и его спутников в Крестовой губе, где была организована главная база экспедиции.
Русанов, справедливо предполагая, что Новая Земля должна со временем стать одной из узловых баз, обслуживающих Северный морской путь, считал необходимым выяснить условия плавания вдоль западного побережья острова, которое, по его мнению, явится составной частью трансарктической трассы. С этой целью вместе с двумя проводниками он совершил смелый переход по морю на утлой шлюпке от губы Крестовой до полуострова Адмиралтейства. Осенью, вернувшись в Архангельск, он выступил с рядом лекций, докладов и статей, привлекших внимание общественности к Арктике.
Зиму 1909–1910 гг. Русанов снова провел в Париже. Весной 1910 г. его опять пригласили в Новоземельскую экспедицию, но на этот раз уже в качестве ее начальника.
Судно экспедиции «Дмитрий Солунский» под командой известного полярного капитана Г.И. Поспелова 12 июля покинуло Архангельск, имея на борту пять научных работников и десять человек экипажа. 20 июля «Дмитрий Солунский» благополучно достиг западного устья Маточкина Шара, где на судно был взят ненец Илья Вылка, прекрасный знаток полярных льдов, оказавший Русанову неоценимую помощь в предыдущей экспедиции. 16 августа судно достигло крайней северной точки Новой Земли – мыса Желания, обогнув который встретило плавучий лед.
Используя небольшие то открывавшиеся, то закрывавшиеся разводья, тянувшиеся под берегом, «Дмитрий Солунский» стал пробиваться на восток. Вскоре разводья стали увеличиваться и превратились в широкий прибрежный канал, открывавший путь на юг. Через двенадцать дней судно подошло к восточному входу в Маточкин Шар, а 31 августа вошло в Баренцево море, совершив, таким образом, обход всего северного острова Новой Земли. Это выдающееся плавание, совершенное русским судном, принесло Русанову заслуженную славу.
Вернувшись в Архангельск, Русанов направился в Москву.
На родине Русанов вел большую общественную работу, выступая с лекциями, докладами, статьями и заметками, посвященными Северу. К этому времени относится публикация одного из наиболее значительных его трудов, скромно озаглавленного «К вопросу о Северном морском пути».
Зиму Русанов опять проводит в Париже, усиленно работая над докторской диссертацией, а летом 1911 г. в четвертый раз отправляется на Новую Землю. В этой экспедиции на парусно-моторной яхте «Полярная», водоизмещением всего пять тонн, он наконец совершает плавание вокруг южного острова Новой Земли. Экспедиция на «Полярной» главное внимание уделила гидрографическим и метеорологическим исследованиям. Особенно много было сделано для изучения поверхностных течений Баренцева и Карского морей.
Затем он был назначен начальником экспедиции на Шпицберген. Его путешествия, не знавшие неудач, и все возраставший авторитет служили лучшей гарантией успеха экспедиции.
Экспедиция отправлялась на небольшом зверобойном судне «Геркулес», приспособленном для плавания во льдах. Кроме парусного вооружения судно имело двадцатичетырехсильный двигатель и обладало прекрасными мореходными качествами. В экспедицию вместе с Русановым отправлялась его невеста Жюльетта Жан – геолог и врач.
9 июля 1912 г. «Геркулес» вышел из Александровска-на-Мурмане, имея на борту четырнадцать участников экспедиции. По плану «Геркулес» должен был вернуться в октябре этого же года. Однако полуторагодовой запас продовольствия и обилие полярного снаряжения на судне свидетельствовали о том, что у Русанова были иные намерения. Об этом же довольно прозрачно говорил и сам Русанов в заключительной части плана экспедиции: «В заключение нахожу необходимым открыто заявить, что, имея в руках судно выше намеченного типа, я бы смотрел на обследование Шпицбергена как на небольшую первую пробу. С таким судном можно будет широко осветить, быстро двинуть вперед вопрос о Великом Северном морском пути в Сибирь и прийти Сибирским морем из Атлантического в Тихий океан».
16 июля «Геркулес» благополучно достиг острова Западный Шпицберген и вошел в залив Белзунд, находящийся на западной стороне острова. Отсюда Русанов вместе с двумя матросами пешком прошел до восточного берега Западного Шпицбергена и обратно.
Из Бедзунда «Геркулес» перешел в Айсфиорд, а затем в Адвентбай. Обследовав все западное побережье острова, Русанов открыл богатые месторождения угля.
К началу августа экспедиция закончила выполнение официальной программы: двадцать восемь заявочных знаков, поставленных Русановым, закрепляли за Россией право на разработку угля на Шпицбергене. Помимо этого были собраны палеонтологические, зоологические и ботанические коллекции, а во время плавания на Шпицберген и в его прибрежных водах проведены океанографические исследования.
