Окончив школу в 1941 году, добровольцем ушёл в Красную армию, участвовал в боевых действиях сначала в составе коммунистического батальона, затем, после ранения — в десантных войсках.
Сыграл важную роль в становлении теории полупроводников в СССР. Совместно с Ф. Ф. Волькенштейном выполнил основополагающие работы по теории хемосорбции и катализа на поверхности полупроводников. Ему принадлежат классические результаты по многочастичному обоснованию зонной теории кристаллов методом двухвременных функций Грина.
Одновременно с другими исследователями выполнил пионерские работы по теории сильнолегированных полупроводников. Наиболее известны его исследования по теории неустойчивостей в полупроводниках. Уделял большое внимание теории неупорядоченных полупроводников и проблеме стохастических автоколебаний в полупроводниках.
Волькенштейн Ф. Ф., Бонч-Бруевич В. Л. О поведении электронов в ионных кристаллах // ЖЭТФ. — Т. 20, вып. 7. — С. 624—635.
Боголюбов Н. Н., Бонч-Бруевич В. Л., Медведев Б. В. К инвариантному построению квантовой теории поля // ДАН СССР. — 1950. — Т. 74, № 4. — С. 681—684.
Бонч-Бруевич В. Л., Медведев Б. В. К инвариантному построению квантовой теории поля. II // ЖЭТФ. — 1952. — Т. 22, вып. 4. — С. 425—435.
Бонч-Бруевич В. Л. Статистика электронов в кристалле при учете температурной зависимости глубины локальных уровней // ЖТФ. — 1951. — Т. 21, вып. 7. — С. 853—855.
Бонч-Бруевич В. Л. Электронные уровни атомов, адсорбированных на поверхности кристалла. II // ЖФХ. — 1951. — Т. 25, вып. 9. — С. 1033—1042.
Бонч-Бруевич В. Л., Тябликов С. В. К теории элементарных возбуждений в слабо неидеальном электронном газе в кристалле // ДАН СССР. — 1951. — Т. 76, № 6. — С. 817—819.
Бонч-Бруевич В. Л. К теории энергетических спектров квантовых систем многих частиц // ДАН СССР. — 1952. — Т. 87, № 5. — С. 711—714.
Бонч-Бруевич В. Л. Метод расчета электронных уровней атомов, адсорбированных на поверхности кристалла // ЖФХ. — 1953. — Т. 27, вып. 5. — С. 662—673.
Бонч-Бруевич В. Л. Химическая адсорбция атомов на поверхности кристалла, содержащей дефекты структуры // ЖФХ. — 1953. — Т. 27, вып. 7. — С. 960—967.
Бонч-Бруевич В. Л., Медведев Б. В. Приведение произведений операторов к каноническому виду в теории вторичного квантования // ЖЭТФ. — 1953. — Т. 25, вып. 4. — С. 410—416.
Бонч-Бруевич В. Л. К теории энергетических спектров квантовых систем взаимодействующих частиц // ЖЭТФ. — 1953. — Т. 25, вып. 4. — С. 417—428.
Бонч-Бруевич В. Л., Волькенштейн Ф. Ф. Понятие «неоднородной поверхности» в теориях адсорбции // ЖФХ. — 1954. — Т. 28, вып. 7. — С. 1219—1224.
Бонч-Бруевич В. Л. Операторы реальных частиц и уточненное определение T-произведения // ДАН СССР. — 1954. — Т. 98, № 4. — С. 561—563.
Бонч-Бруевич В. Л. К теории ферромагнетизма в неидеальной решетке // ФММ. — 1956. — Т. 2, вып. 2. — С. 215—221.
Бонч-Бруевич В. Л. Замечания к статье Г. Е. Пикуса и Ю. А. Фирсова // ЖТФ. — 1956. — Т. 26, вып. 6. — С. 1372.
Бонч-Бруевич В. Л. К вопросу о многоэлектронном обосновании теории полупроводников // Фізичний збірник. Наукові записки Львівського Державного Університету імені Ів. Франка. — 1956. — Т. 33, вип. 1(6). — С. 59―70.
Бонч-Бруевич В. Л. К вопросу о поверхностной рекомбинации // ЖТФ. — 1956. — Т. 26, вып. 6. — С. 1137—1140.
Бонч-Бруевич В. Л. Об одном механизме рекомбинации носителей тока в сильно легированных полупроводниках // Изв. АН СССР. Сер. физ. — 1957. — Т. 21, № 1. — С. 87—96.
Бонч-Бруевич В. Л. О применении метода функций Грина к многоэлектронной задаче в твердом теле // ФММ. — 1958. — Т. 6, вып. 4. — С. 590—600.
Бонч-Бруевич В. Л., Гласко В. Б. К теории химической адсорбции на металлах // Вестник Московского университета. Серия математики, механики, астрономии, физики, химии. — 1958. — № 5. — С. 91—104.
Бонч-Бруевич В. Л. О применении группы перенормировки к кулоновской задаче в твердом теле // ФММ. — 1958. — Т. 6, вып. 5. — С. 769—775.
Бонч-Бруевич В. Л. О спиновом механизме рекомбинации носителей тока в ферромагнитных полупроводниках // ФТТ. — 1959. — Т. 1, вып. 2. — С. 186—191.
Бонч-Бруевич В. Л., Гласко В. Б. Об энергетическом спектре электронов в неидеальной решетке металла // ДАН СССР. — 1959. — Т. 124, № 5. — С. 1015—1017.
Бонч-Бруевич В. Л. О связи между константами взаимодействия электронов с фононами и с примесями в металлах // ДАН СССР. — 1959. — Т. 124, № 6. — С. 1233—1235.