Šiuolaikinės genų inžinerinės farmacijos pradininkas Lietuvoje, 157 mokslinių publikacijų autorius, 32 išradimų, 35 patentų bendraautoris. Sukūrė vaistų gamybos technologijų, pagrįstų genų inžinerijos metodais, padėjo biofarmacijos pramonės pamatus Lietuvoje, steigė ir vystė biotechnologines vaistų kūrimo ir gamybos kompanijas, sulaukusias tarptautinio pripažinimo. 

Prof. V. A. Bumelio ir jo vadovaujamų mokslininkų sukurtas interferonas vėžiui ir hepatitams gydyti buvo pirmas rekombinantinių baltymų pagrindu pagamintas vaistas, registruotas buvusioje Sovietų Sąjungoje, Rytų ir Vidurio Europoje, ir penktas iš šešių tokio pobūdžio preparatų pasaulyje. Kitas profesoriaus ir jo kolegų sukurtas vaistas nuo vėžio „TevaGrastim“ yra pirmasis lietuviškas preparatas, kuriuo gydomi Europos Sąjungos ir kitų šalių ligoniai. Pagrindinės profesoriaus mokslinės veiklos sritys: genų inžinerijai naudojamų mikroorganizmų biosintezės procesų tyrimas; rekombinantinių baltymų renatūracijos, stabilumo ir cheminio modifikavimo procesų tyrimas; farmacinės paskirties rekombinantinių baltymų chromatografinių procesų tyrimas; baltymų renatūracijos ir denatūracijos procesų tyrimas, baltymų kristalinimas, jų fizikinių, cheminių ir biologinių ypatybių tyrimas.

Pedagoginė veikla

1994–1997 m. dėstė Vytauto Didžiojo universitete (paskaitų kursas: biotechnologija).

1993–2001 m. dėstė Vilniaus universitete (paskaitų kursas: skysčių chromatografija).

Nuo 1997 m. iki šiol – Vilniaus Gedimino technikos universiteto profesorius (paskaitų kursas: Biofarmacija I, Biofarmacija II), Chemijos ir bioinžinerijos katedros Bioinformatikos mokslo laboratorijos vedėjas.

Kitos pareigos

Lietuvos farmacijos pramonės įmonių asociacijos prezidentas (nuo 2007 m. iki dabar).

Lietuvos–Izraelio prekybos rūmų įkūrėjas ir prezidentas (nuo 2009 m. iki dabar).

LMA tikrasis narys, LMA Biotechnologijos komisijos pirmininkas (nuo 2005 m. iki dabar), LMA prezidiumo narys (nuo 2009 iki dabar).

Lietuvos pramonininkų konfederacijos viceprezidentas (nuo 2009 m. iki dabar).

LPK mokslo ir gamybos integracijos tarybos pirmininkas (nuo 2009 iki dabar).

Tarptautinės organizacijos „Interferon And Cytokine Research“ komiteto narys (nuo 1989 m. iki dabar).

Vilniaus Gedimino technikos universiteto fundamentinių mokslų fakulteto tarybos narys (nuo 2007 m. iki dabar).

Lietuvos recenzuojamų mokslo žurnalų „Biologija“ ir „Cheminė technologija“ redakcinių kolegijų narys („Biologija“ – nuo 1994 m. iki dabar, „Cheminė technologija“ – 1998–2006 m.).

Biochemijos instituto tarybos narys (nuo 2008 m. iki dabar).

Botanikos instituto tarybos narys (2008–2009 m.).

Vilniaus universiteto senato narys (2006–2010 m.).

Vytauto Didžiojo universiteto tarybos narys (2006­–2010 m.).

Inovatyvių medicinos technologijų ir biofarmacijos asociacijos prezidentas (nuo 2008 m. iki dabar).

LR Vyriausybės švietimo ir mokslo komisijos narys (2001–2008 m.).

Biotechnologijos ir biofarmacijos Nacionalinės kompleksinės programos darbo grupės narys ekspertas, dalyvavo rengiant programos galimybių studiją bei programos 2009–2013 metams projektą (nuo 2008 m. iki dabar).

VšĮ „Investuok Lietuvoje“ patarėjų tarybos pirmininkas (nuo 2010 m. iki dabar).

Asociacijos „Investor‘s forum“ valdybos narys (nuo 2010 m. iki dabar).

Inovatyvios medicinos instituto tarybos narys (nuo 2010 m. iki dabar).

Įvertinimas

Lietuvos didžiojo kunigaikščio Gedimino 5-ojo laipsnio ordinas (2001 m.).

Lietuvos mokslų premijos už taikomosios mokslinės veiklos (eksperimentinės plėtros) darbą „Terapiniai rekombinantiniai baltymai ir jų panaudojimas medicinoje (1983–2003 m.)“ laureatas (2004 m.).

Lietuvos Respublikos ministro pirmininko A. Kubiliaus apdovanotas padėkos laišku ir atminimo medaliu, skirtu Lietuvos Respublikos Nepriklausomybės atkūrimo dvidešimtmečio progai, už asmeninį indėlį plėtojant ir stiprinant Izraelio valstybės ir Lietuvos Respublikos ryšius  (2010 m.).

Verslo šlovės galerijos apdovanojimas (Junior Achievement, 2010 m.).

„Žinių ekonomikos įmonė 2009“ (Žinių ekonomikos forumas, 2009 m.).

„Profesijos riteris“ (Lietuvos pramonininkų konfederacija, 2009 m.).

Šv. Kristoforo statulėlė „Už atkaklumą siekiant pažangos“ (2008 m.).

Už mokslo pritaikymą versle įteikta „Gyvybės medžio“ statulėlė (2008 m.).

Prof. V. A. Bumelio vadovaujamai UAB „Sicor Biotech“ nominacijoje „Metų inovacija“ įteiktas Švedijos verslo apdovanojimas (2008 m.).

Suteiktas Kretingos miesto garbės piliečio vardas (2007 m.).

Vytauto Andriaus Graičiūno premija (2007 m.).

Nacionalinė pažangos premija (2006 m.).

Lietuvos Respublikos ūkio ministerijos medalis „Už nuopelnus verslui“ (2005 m.).

„Geriausias 2000 metų vadybininkas“ (žurnalas „Veidas“, 2000 m.).

„2012-ųjų verslo lyderis“ (žurnalas „Veidas“, 2012 m.).

Vilniaus Gedimino technikos universiteto garbės narys (nuo 1996 m).