С 1945 по 1947 г. Василий Иванович Тихонов проходил службу в должности ведущего инженера НИИ Наркомата авиационной промышленности. С 1947 г. служил в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского. С 1958 по 1988 г. возглавлял кафедру автоматизированных систем радионавигации и радиосвязи.

За время научной и педагогической деятельности В. И. Тихоновым выполнены фундаментальные исследования в области анализа влияния помех на работу радиотехнических устройств и теории оптимального приема радиосигналов. Международное признание получили работы В. И. Тихонова по нелинейным безынерционным преобразованиям, выбросам случайных процессов, исследованию фазовой автоподстройки частоты, синтезу и анализу помехоустойчивых систем радиосвязи и радионавигации, которые внесли весомый вклад в становление и развитие статистических методов в радиотехнике.

Является автором 12 монографий, 6 учебников, более 240 научных статей и отчетов по научно-исследовательским работам. Его научные достижения широко используются образовательными, научно-исследовательскими, промышленными учреждениями и организациями.

Монография В. И. Тихонова «Статистическая радиотехника» явилась основополагающим учебником для десятков тысяч отечественных радиоинженеров, основой развития статистического подхода во всей стране.

Под непосредственным руководством Василия Ивановича Тихонова подготовлено 16 докторов и более 150 кандидатов технических наук.

Академик 5 отраслевых и международных академий.

Награжден орденом Отечественной войны 1 степени, 3 орденами Красной Звезды, орденом Трудового Красного Знамени, 17 медалями.