В 1870 году переехал в Москву и стал преподавать история в Николаевском сиротском институте[3]; 3 октября 1877 года был избран член-корреспондентом Московского археологического общества, в действительные члены — в ноябре 1881 года и тогда же стал секретарём общества (до 1887 года). В 1879 году совместно с Уваровым участвовал в организации Севастопольского отдела Политехнической выставки. Перед оставлением педагогической деятельности в 1880 году он преподавал в сиротском институте также историю искусств в старшем педагогическом классе. Поскольку имел уже 15 лет службы получил пенсию в размере 900 руб.
В 1881 году был приглашён А. С. Уваровым секретарём в Исторический музей; активно работал в Строительной комиссии музея, председателем которой был Уваров (в 1887 году с утверждением штатов музея занял должность учёного секретаря и хранителя его коллекций). Для формирования фондов музея Уваров наметил раскопки в Воронежской, Ярославской, Смоленской, Киевской и Черниговской губерниях, поручив их А. И. Кельсиеву, А. К. Ивановскому, В. И. Сизову и В. Б. Антоновичу. Сизову досталась Смоленская губерния. Проводил также, по направлению Уварова, раскопки на Кубани (1882), Дону (1884).
После раскопок 1881—1884 годов Гнёздовских курганов[4] первым высказал мнение, что население Гнёздова было разнообразным по этническому составу, здесь жили и варяги, и славяне. Он первым написал, что варяги составляли аристократическую часть гнёздовского общества того времени[5].
Впоследствии он проводил раскопки на Черноморском побережье Кавказа[6] и на Дьяковском городище, близ села Коломенское возле Москвы (1889—1890)[7][8]. Совместно с Н. В. Никитиным исследовал Черноморское побережье; результаты были напечатаны в двух выпусках «Материалов по археологии Кавказа» (Восточное побережье Черного моря. Археологические экскурсии). Посмертно были напечатаны: Миниатюры Кенигсбергской летописи. — СПб.: тип. Акад. наук, 1905. — 50 с., 3 л. ил.
С 1890-х годов был членом комиссии Московского археологического общества по охране памятников. В 1894 году ему было поручено наблюдение за реставрацией икон в церкви Чудова монастыря; в 1895 году ездил в Ярославль для наблюдения за реставрацией стенописи в храме Николы Мокрого.
Также он был корреспондентом газеты Русские ведомости, писал статьи о художниках[9]. Состоял консультантом при московских казённых театрах; работал в содружестве с А. Я. Головиным, выполнял эскизы костюмов к постановкам исторических пьес[10]. С 1888 года преподавал в Театральном училище историю и бытовую историю.
Скоропостижно скончался 19 октября (1 ноября) 1904 года.
↑В связи со сменой факультета ему впоследствии пришлось возвращать всю сумму полученной им стипендии.
↑Преподавал также некоторое время ещё в одной гимназии и в Петропавловской школе.
↑Гнездовский могильник. Археологические раскопки 1874—1901 годов (по материалам ГИМ). Ч. 1. — М., 1999.
↑Курганы Смоленской губернии. Вып. 1. Гнездовский могильник близ Смоленска. — СПб.: тип. Гл. упр. уделов, 1902. — [2], 136 с., 14 л. ил. — (Материалы по археологии России, изд. Археологической комиссией; № 28).
↑Трапш М. М. Некоторые итоги археологического исследования в Сухуми в 1951 — 1953 гг (рус.) // Советская археология : сборник. — 1955. — Т. XXIII. — С. 206.
↑Дьяково-городище, близ Москвы. — [Москва]: тип. Э. Лисснера и Ю. Романа, [1898]. — 12 с.
↑Черепа из раскопок В. И. Сизова в Московском уезде / [Соч.] А. Н. Харузина. — [Москва]: тип. Э. Лисснера и Ю. Романа, [1890].
↑Стиль жизни — стиль искусства: Развитие нац.-романт. направления стиля модерн в европ. художеств. центрах второй половины XIX в. — начала XX века. / М-во культуры Рос. Федерации. Гос. третьяк. галерея. — М., 2000. — ISBN 5-89177-004-0. — С. 256.
Сизов Владимир Ильич // Большая советская энциклопедия, 2012.
Российская музейная энциклопедия: в 2 т. Т. 2: Н-Я / Рос. ин-т культурологии МК РФ и РАН. — М.: Прогресс: Рипол классик, 2001. — ISBN 5-01-004536-4. — С. 188.