งานวิจัยที่ นายแพทย์วรศักดิ์ สนใจได้แก่ โรคความพิการแต่กำเนิดและ โรคพันธุกรรมเมแทบอลิก มีผลงานตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติจำนวน 27 เรื่อง ผลงานวิจัยเกี่ยวกับโรคความพิการแต่กำเนิดแบ่งได้เป็น 2 ส่วนหลัก ส่วนแรกเป็นการศึกษาความสัมพันธ์ของลักษณะทางคลินิกและลักษณะทางพันธุกรรมของผู้ป่วยที่มีการกลายพันธุ์ในยืนกลุ่ม fibroblast growth factor receptors ซึ่งได้รับทุนจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย และสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ พบว่าในผู้ป่วยที่เป็นโรคความพิการแต่กำเนินโรคเดียวกันอาจเกิดจากการกลายพันธุ์ต่างชนิดกัน ในขณะที่กลายพันธุ์ที่เหมือนกันอาจทำให้เกิดโรคที่มีลักษณะทางคลินิกที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังพบความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์ของยืนในกลุ่มนี้กับโรคมะเร็งหลังโพรงจมูก ส่วนที่ 2 เป็นการศึกษาลักษณะทางคลินิก และลักษณะการกลายพันธุ์ของผู้ป่วยโรคพิการแต่กำเนิดอื่น ๆ การศึกษาพบว่าในคนไทยมีกลุ่มอาการบางอย่างที่ไม่เคยมีรายงานมาก่อนในโลก รวมทั้งมีลักษณะทางคลินิกและการกลายพันธุ์ที่แตกต่างจากชนชาติอื่น ส่วนงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับโรคพันธุ์กรรมเมแทบอลิกซึ่งได้รับทุนจากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เป็นการศึกษาลักษณะทางคลินิกในคนไทยและจัดตั้งการตรวจทางห้องปฏิบัติการเพื่อการวินิจฉัยโรคให้ได้แน่ชัด ด้วยวิธีการตรวจระดับของสารเคมีในสิ่งคัดหลั่ง การตรวจระดับการทำงานของเอนไซม์หรือการตรวจหาการกลายพันธุ์ของยีน จากการศึกษาพบว่าผู้ป่วยไทยหลายโรคมีลักษณะการกลายพันธุ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะ ไม่เหมือนผู้ป่วยชนชาติอื่น ซึ่งส่งผลต่อการแตกต่างของลักษณะทางคลินิกและการเลือกวิธีการตรวจวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการ