Варлачев Валерий Александрович свою трудовую деятельность начал в 1972 г. после окончания Физико-технического факультета Томского политехнического института (ТПИ) Министерства высшего и среднего специального образования РФСР в должности инженера лаборатории нейтронно-активационного анализа Научно-исследовательского института ядерной физики (НИИЯФ) при ТПИ. В лаборатории прошёл путь от инженера до старшего научного сотрудника. В 1986 году защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук «Комплекс устройств и методик для ядерно-физического анализа микроэлементного состава объектов с органической матрицей». Он является известным специалистом в области разработки и применения ядерно-физических методов анализа состава вещества, исследований в области взаимодействия нейтронного излучения с конденсированными средами. Им был разработан и создан рентгено-абсорбционный анализатор концентрации серы в нефти и нефтепродуктах. За данную разработку Варлачев В.А. был награжден серебряной медалью ВДНХ СССР. Анализатор прошел испытания и внедрен в производство. В эти же годы при непосредственном участии Варлачева В.А. и под его руководством впервые в мире разработан метод рентгено-флюоресцентного анализа с использованием поляризованного излучения рентгеновской трубки.

С 1984 года область интересов Варлачева В.А. – взаимодействие нейтронного и гамма – излучения с конденсированными средами, разработка радиационных технологий. В 1988 году он назначен заведующим лаборатории № 33 НИИЯФ при ТПУ. Под его руководством разработана радиационная технология нейтронного трансмутационного легирования (НТЛ) полупроводниковых материалов. На основе, которой, на исследовательском ядерном реакторе ТПУ создана технология для НТЛ слитков кремния большого диаметра, не имеющая аналогов в России и странах СНГ. Технология награждена тремя дипломами и двумя серебреными медалями международных выставок. В настоящее время на комплексе производится легирование слитков полупроводникового кремния для предприятий России и зарубежных стран в объёме до 2% мирового производства. Под руководством Варлачева В.А. написан сборник лабораторных работ для студентов ТПУ на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т и пособие по производственной практике и стажировке «Исследовательский ядерный реактор ИРТ-Т». В 2015 году им защищена диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук «Нейтронное трансмутационное легирование кремния в бассейновом исследовательском ядерном реакторе».