Під час навчання в інституті почав займатись науковою роботою, перша його наукова робота, що була виконана під керівництвом завідувача кафедри доцента
Є.П. Сергієнка опублікована в статті «Гвинтова поверхня черв’яків, оброблених чашковим шліфувальним колом чи торцевою різцевою голівкою» 1974 року. Рівень навчальних та наукових здобутків був відмічений дипломом з відзнакою, що виданий Валентину Олексійовичу того ж року.

Існуючі проблеми в галузі проектування, виробництва та експлуатації черв’ячних зуборізних інструментів та зубчастих передач визначили напрямок його подальших досліджень, які Валентин Олексійович виконував, працюючи старшим науковим співробітником науково-дослідного сектору ХФОТІХП у 1974-1984 роках. Результати його наукових робіт бути впроваджені на більшості машинобудівних підприємств Херсона, Волзькому автомобільному заводі та інших підприємствах СРСР. Виконані дослідження стали ядром кандидатської дисертації «Профилирование червячных фрез, обеспечивающих оптимальные условия формообразования шлицевых валов с прямобочным профилем», захищеної в 1984 році в Тульському політехнічному інституті під керівництвом професора Одеського політехнічного інституту Ю.М. Сухорукова.

Валентин Олексійович першим в Херсонській області поставив і на високому рівні викладав курси «Історія інженерної діяльності», «Основи наукових досліджень», «Інтелектуальна власність». Захоплюючись розв’язанням проблем інженерного мислення та мислення винахідників, Валентин Олексійович зробив значний внесок в розвиток системно-морфологічного підходу до винахідницької діяльності, що дозволяє подолати інерцію мислення та синтезувати нові технічні рішення. Одним з підсумків цих робіт стало опублікування в 1994 році брошури «Морфологічний аналіз – метод синтезу тисяч винаходів», що відрізнялася доступністю подачі матеріалу. Згодом, базуючись на нових дослідженнях автора, його учнів та аспірантів, ця робота перетворилася на монографію з такою ж назвою, що видана 2015 року. На базі цієї роботи Валентином Олексійовичем запропоновано Систему комплексного алгоритмічного розроблення та виробництва продукції (КАРВП), що висвітлено в докторській дисертації «Проектування збірних різальних інструментів з непереточуваними пластинами бічної установки методом морфологічного аналізу», захищеної у 2019 році в Харківському політехнічному інституті при консультації професора КПІ Ю.М. Кузнєцова.

Будучи патріотом винахідництва та роботи з молоддю, Валентин Олексійович багато часу віддає науковій роботі зі студентами. З 2005 року в тому числі студентами Херсонського національного технічного університету під його керівництвом був виконаний ряд наукових робіт, отримані десятки патентів, опубліковані статті та тези доповідей, а здобувачі стали переможцями Всеукраїнських олімпіад та конкурсів наукових робіт з напрямків «Транспорт», «Металорізальні верстати та інструменти», «Машинознавство», «Суднобудування та водний транспорт». Двоє з учнів Валентина Олексійовича під його керівництвом захистили кандидатські дисертації, один з них став доктором наук.

Насьогодні Валентин Настасенко є одним із найкрупніших винахідників в Україні, кількість патентів які він має перевалила за сотню, а кількість технічних рішень, які ними захищено – наближається до тисячі, він має понад двадцять статей, що опубліковані в журналах, які індексуються Scopus, а останнім часом він працює над проблеми гідрохвильової енергетики.

Колектив Херсонського національного технічного університету вітає Валентина Олексійовича зі славним ювілеєм, многая літа!

В.О. Настасенко зі студентами під час Всеукраїнського конкурсу наукових робіт (ДДМА, м. Краматорськ)