Исследовал историю крестьянства и аграрных отношений в Центральном Черноземье, историю высшего образования в Воронеже.
Автор более 150 научных работ.
Избранные труды
Глухов А. А., Логунов В. И. Сельское хозяйство Воронежской области за 50 лет. — Воронеж: Коммуна, 1967. — 32 с. — 2000 экз.
Аграрная история России и современность // Аграрная реформа России в условиях формирования рыночных отношений: теория и практика: Тез.докл. — Б.м., 1995.
Логунов В. И. Аграрная программа большевиков в первой русской революции : (Матер. к семинарским занятиям). — Воронеж, 1956. — 40 с. — 1000 экз.
Логунов В. И. Воронежская организация КПСС в период восстановления народного хозяйства. — Воронеж: Кн. изд-во, 1958. — 46 с. — 4000 экз.
Изменение социальной структуры советской деревни (1917—1937 гг.) (1967)
Историография крестьянства Центрального Черноземья 1917—1980 гг. (1980)
История русской культуры с древнейших времен до XVII века : Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. — 1997. (в соавторстве)
Логунов В. И. Колхозное движение в Воронежской губернии в годы, предшествующие сплошной коллективизации (1917—1929 гг.) : Автореф. дис… канд. ист. наук. — Воронеж, 1953. — 20 с. — 100 экз.
Логунов В. И. Коммунистическая партия — организатор восстановления народного хозяйства Центрального Черноземья (1921—1927 гг.) : Автореф. дис… д-ра ист. наук. — Воронеж, 1970. — 63 с.
Логунов В. И. КПСС — организатор восстановления народного хозяйства Центрального Черноземья 1921—1927 гг. — Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1970. — 294 с. — 7000 экз.
Край наш Воронежский : К 50-летию образования области: О соц.-экон. достижениях в развитии Воронежской области, о претворении в жизнь ленинских заветов / Под ред. В. И. Зарубина, В. И. Логунова, В. П. Загоровского и [др.] — Воронеж: Центр.-Чернозем. кн. изд-во, 1985. — 511 с.
Логунов В. И. [и др.] История России и мировая цивилизация : Учеб.пособие / Под ред. С. И. Филоненко. — Воронеж : Б.и., 1997. — 344 с. — ISBN 5-7267-0110-0.
Логунов В. И., Савушкин Л. М., Рыбалкин А. И. Политические партии России первой четверти XX века/ — Воронеж: Истоки, 1992. — 70 с.
Шевченко В. Е. [и др.] Первый вуз Центрального Черноземья России : К 90-летию Воронеж. гос. аграр. ун-та им. К. Д. Глинки. — Воронеж: Кварта, 2002. — 509 с.
Логунов Валентин Иванович (неопр.). Историко-патриотический сайт города Воронеж. Дата обращения: 24 декабря 2012. Архивировано из оригинала 25 декабря 2012 года.