В 1903—1905 годах вместе с Н.Н. Батуриным и другими организовал Центральную библиотеку и архив ЦК РСДРП. Был одним из создателей газеты «Вперёд» (1904) и подготовки 3-го съезда РСДРП (1905).
Бонч-Бруевич активно участвовал в революционных событиях 1905—1907 годов в Петербурге, работал в газетах «Новая жизнь», «Волна», «Вперёд» и «Эхо», журнале «Наша мысль». Был организатором ряда большевистских книгоиздательств, в том числе «Вперёд» (1906), которое было одним из конспиративных партийных центров. В 1908 году Владимира Дмитриевича назначили заведующим большевистским издательством «Жизнь и знание». За свою революционную деятельность неоднократно подвергался арестам.
Во время Октябрьской революции Бонч-Бруевич - комендант района Смольный — Таврический дворец, член Комитета революционной обороны Петрограда, председатель Комитета по борьбе с саботажем и контрреволюцией. Будучи управделами СНК РСФСР (1917—1920 гг.), активно участвовал в организации центрального аппарата социалистического государства. Руководил переездом в 1918 году Советского правительства из Петрограда в Москву. Выполнял множество неотложных дел, непосредственно порученных В.И. Лениным; председатель комитета по сооружению санитарно-пропускных пунктов на всех вокзалах Москвы, руководил Особым комитетом по восстановлению водопровода и канализации Москвы, организовал и 9 лет руководил опытным совхозом «Лесные поляны». В то же время не прекращал научную и журналистскую деятельность — по-прежнему руководил издательством «Жизнь и знание», участвовал в работе партийного издательства «Коммунист».
В постреволюционные годы занимался научной работой. Является автором сочинений по истории революционного движения в России, истории религии и атеизма, сектантству, этнографии и литературе. С 1933 году – директор Государственного литературного музея. В 1945—1955 годах – директор Музея истории религии и атеизма АН СССР в Ленинграде. Награжден орденом Ленина.
Владимир Дмитриевич Бонч-Бруевич скончался 14 июля 1955 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
