В списке научных работ В.М. Тимофеева значатся десятки статей и монографий, посвященных нерудным ископаемым Карелии и Северо-Запада – каменно-строительным материалам, глинам, пескам, бариту, шунгиту и др. Первой группой стройматериалов, которой уделялось большое внимание, были кварциты, рассматриваемые как комплексное сырье. Темно-малиновые кварциты Шокши, подчеркивал исследователь, имеют особую известность как прекрасный декоративно-строительный камень, украшающий дворцы Петербурга и других городов, и несколько глыб этого кварцита даже были подарены Россией в 1847 г. Франции для гробницы Наполеона в Париже. Материалы по кварцитам в 1927 г. обобщены В.М. Тимофеевым в виде монографии.
В своей книге «Мраморы Олонецкого края» В.М. рассматривал значение для народного хозяйства еще одной группы нерудных ископаемых Карелии – мраморов. Начиная с 1917 г., он периодически изучает эти карбонатные породы Карелии. Первоначально, поставив перед собой задачу ознакомиться с историей мраморного дела в Олонецкой губернии, он проработал большой архивный и литературный материал. Затем последовал второй этап работы: изучение сотен шлифов пород под микроскопом, их испытание на механическую прочность и в других отношениях, исследование состава. В итоге были составлены первые детальные геологические карты месторождений мраморов. В работе по мраморам Карелии с особой ясностью проявилась характерная черта творчества В.М. Тимофеева – за теоретической проработкой следовали практические предложения.
Продолжая исследования других видов каменных строительных материалов, принимая во внимание все возрастающий интерес к ним, В.М. Тимофеев пришел к заключению, что настало время «приступить к систематическому освоению наиболее важных в этом отношении районов Карелии, к числу таких следует отнести и всю область, прилегающую к Онежскому озеру». Эта работа была проделaнa и в виде обобщенных результатов с приложенной картой в 1932 г. сдана в набор. Большую помощь в работе автору оказал Н.Г. Судовиков.