Для научного творчества Виктора Николаевича характерно сочетание глубины и фундаментальности изучаемых проблем. За цикл работ по квантовой теории поля он был удостоен премии Ленинского комсомола. Мировую известность В. Н. Первушину принесли работы по квантовой теории поля в физике сильных взаимодействий при низких энергиях. Совместно со своим коллегой по ОИЯИ доктором физико-математических наук, профессором М. К. Волковым им была написана одна из первых монографий по этой теме. Виктором Николаевичем был предложен эксперимент по измерению поляризуемости пиона, выполненный на серпуховском ускорителе, за эту работу ему была присуждена первая премия ОИЯИ. Широко известны работы В. Н. Первушина по квантованию калибровочных полей со связями. В последнее время он активно занимался исследованиями в области гравитации и космологии. При его участии проанализированы данные по красному сдвигу сверхновых звезд, описан эффект захвата космических объектов центральным полем, предложена Гамильтонова космологическая теория возмущений для описания структуры Вселенной на больших масштабах, сформулирован Гамильтонов подход в общей теории относительности для описания ранней Вселенной. В 2013 г. совместно с А. Е. Павловым им была издана монография «Принципы квантовой Вселенной», представляющая оригинальный подход к фундаментальным проблемам физики. В. Н. Первушин – автор и соавтор нескольких монографий и более сотни научных статей.
Значительный вклад В. Н. Первушин внес в научно-организационную деятельность и международное сотрудничество ОИЯИ. В течение многих лет он участвовал в организации международных семинаров по квантовой теории поля, выступил одним из организаторов первых научных конференций по программе сотрудничества с Германией (программа «Гейзенберг-Ландау»).
Знавшим его людям В. Н. Первушин запомнился как безгранично увлеченный физикой человек, всецело преданный ей, всегда полный идей, оптимизма и творческой энергии, постоянно находящийся в научном поиске. «Если на семинаре в Лаборатории в течение нескольких месяцев не было выступлений Виктора Николаевича, – вспоминает его коллега по ОИЯИ В. В. Нестеренко, – то можно было ожидать, что вскоре он расскажет о результатах своих исследований в новой для него области. Семинар с его выступлением всегда проходил нестандартно: бурно, со спорами, не оставляя никого равнодушным».
Преданность науке, её трудным и в то же время актуальным направлениям, стремление поделиться своим подходом к их пониманию позволяли В. Н. Первушину вовлечь молодых исследователей в круг своих интересов. Виктором Николаевичем была подготовлена целая плеяда кандидатов наук, работающих в ОИЯИ и в других научных центрах. Многие из его учеников сейчас также трудятся в США, Польше, Германии. Виктор Николаевич поддерживал с ними научные контакты. До последних дней своей жизни он являл собой притягательный пример преданности науке, был неиссякающим источником энергии и оптимизма. Как крупный ученый и человек, склонный к философским обобщениям, Виктор Николаевич много размышлял о современном состоянии и перспективах физической науки. Увлечение философией и профессиональные занятия космологией делали его желанным собеседником для философов науки, которые приглашали его на свои семинары.
Интерес к философии у Виктора Николаевича возник ещё во время обучения в МГУ. В Дубне его внимание к философии привлёк Д. И. Блохинцев. Сам В. Н. Первушин организовал занятия философией для студентов и аспирантов филиала МГУ в Дубне. Он серьёзно интересовался нестандартными философскими проблемами, в частности связанными с процессом познания. Участникам этих занятий запомнился термин «эмоциональное окрашивание», которое, по мысли Виктора Николаевича, является важным во всех контактах человека с окружающим миром, в том числе и в процессе познания. По словам В. В. Нестеренко, «это понятие хорошо передаёт и его отношения с внешним миром: будь то решение физической задачи, его философские искания или религиозные взгляды. Всё окрашивалось эмоциями вдохновения и искренности».