После окончания академии Владимир Семенович Пугачев был назначен начальником кафедры воздушной стрельбы. Впоследствии в течение 40 лет он организовал и возглавлял еще три кафедры на факультете авиационного вооружения, последняя — кафедра боевой эффективности авиационной техники — сформирована в 1966 г.

В период 1956—1984 гг. В. С. Пугачев возглавлял лабораторию института проблем управления (автоматики и телемеханики) АН СССР. С 1973 г. — заведующий кафедрой теории вероятностей и математической статистики, созданной им в МАИ. С 1984 г. он работал начальником отдела статистических основ информатики Института проблем управления АН СССР.

Имя В. С. Пугачева хорошо известно за пределами нашей Родины — он получил широкое мировое признание как основоположник статистической теории процессов управления и неоднократно представлял советскую науку на крупнейших международных конгрессах.

В. С. Пугачевым создана научная школа. Среди его непосредственных учеников — академики, члены-корреспонденты АН СССР и академий союзных республик СССР, свыше 30 профессоров, докторов наук, более 100 кандидатов наук.

Научная, научно-организационная, педагогическая и общественная деятельность В. С. Пугачева по достоинству оценена Родиной — он удостоен государственных наград.