Научный кругозор ученого был чрезвычайно широк. Его работы охватывают многие области астрономии, в частности, они посвящены физике звезд и газовых туманностей, статистической механике звездных систем, внегалактической астрономии и космогонии. Амбарцумян создал основополагающую (базовую) количественную модель процессов, протекающих в газовых туманностях под воздействием излучения звезд, построил теорию лучистого равновесия, включающую в себя важные случаи образования метастабильных состояний в туманностях (существование т.н. запрещенных линий поглощения). Исследования Амбарцумяна положили начало статистической механике звездных систем двойных и кратных звезд, звездных скоплений. Это позволило еще в 1930-е годы получить корректную оценку времени установления равновесного состояния в системе двойных звезд и правильно оценить возраст Галактики порядка 1010 лет, вопреки отстаивавшейся в то время оценке 1013 лет. Амбарцумян установил, что межзвездное поглощение света обусловливается не непрерывной средой, а дискретными темными туманностями, разработал новую теорию рассеяния света в мутных средах, которая нашла широкое применение в физике и геофизике.
Особое значение имели выполненные под руководством Амбарцумяна исследования динамически неустойчивых, находящихся в стадии распада групп звезд звездных ассоциаций. Их изучение привело к двум фундаментальным космогоническим выводам: звездообразование в Галактике продолжается и в нашу эпоху (время существования звездных ассоциаций не превышает 107 лет); звезды рождаются группами. Предположив, что звезды, составляющие ассоциации, образовались из какого-то плотного вещества, Амбарцумян исследовал сверхпланетные звездные конфигурации и установил космогоническую активность галактических ядер (хотя его гипотеза о природе этой активности как проявлении особых свойств сверхплотного «дозвездного вещества» не получила всеобщей поддержки).
Научную работу Амбарцумян сочетал с активной педагогической деятельностью. Он автор первого в СССР по этой специальности учебника Теоретическая астрофизика (1939) и соавтор курса Теоретическая астрофизика (1952), переведенного на многие языки. Амбарцумян избирался вице-президентом (19481955) и президентом Международного астрономического союза (19611964), президентом Международного союза научных союзов (19681970, 19701972), был членом Академий наук многих стран мира. Награжден золотой медалью М.В.Ломоносова АН СССР (1971), Золотой медалью Лондонского королевского астрономического общества (1960) и др. Умер Амбарцумян в Ереване в 1996.
ВИКТОР АМАЗАСПОВИЧ АМБАРЦУМЯНАмбарцумян В.А. Научные труды. Ереван, 1960
Мирзоян Л.В. В.А.Амбарцумян (вступительная статья). М., 1975





