Геофизическая гидродинамика (динамика пограничных слоёв атмосферы и океана, общая циркуляция атмосферы, математическое моделирование климата), теория турбулентности (когерентные структуры, многофазные течения), гидрология и термодинамика деятельного слоя суши.
Основные публикации:
Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы : учеб. пос. / В. Н. Лыкосов [и др.] ; Московский гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. - Москва : Изд-во Московского ун-та, 2012. - 402, [3] с.; ISBN 978-5-211-06341-9