Основное направление — теоретико-экспериментальные исследования процессов переноса массы и заряда в электрохимических и мембранных (в том числе биологических) системах. В последние годы основное внимание уделяется изучению реакций переноса заряда на электродах, модифицированных некомпозитными и композитными (металл-содержащими) пленками электроактивных полимеров. Параллельно указанной тематике В.В. Малев принимает участие в изучении закономерностей переноса вещества через ионные каналы биологических и модельных мембран – исследованиях, проводящихся на базе Института цитологии РАН (лаборатория ионных каналов). Ряд предшествующих работ связан с изучением эффектов двойного электрического слоя на скорость электродных реакций и моделирования деформаций нервного волокна при его возбуждении.