Еще учась в академии Владимир Алексеевич сосредоточил свое внимание на историко-догматической апологии девятого члена Символа веры. В историю русской богословской мысли владыка Иларион вошел преимущественно как ученый, посвятивший свою деятельность раскрытию православного учения о Церкви. В академии, сначала будучи студентом, а потом преподавателем, он написал работы «Христианство или Церковь», «Гностицизм и Церковь в отношении к Новому Завету», «О церковности духовной школы и богословской науки», «О необходимости историко-догматической апологии девятого члена Символа веры», «Покаяние в Церкви и покаяние в католичестве» и другие.
Меньше десяти лет владыка Иларион занимался научной деятельностью, но и за этот кратчайший отрезок времени успел сделать немало. «Верую во едину Святую Соборную и Апостольскую Церковь» так можно определить направление его трудов. Для владыки Илариона было ясно, что христианство неотделимо от Церкви, что под христианством нельзя «понимать сумму каких-то теоретических положений, ни к чему никого не обязывающих Христианами тогда следует признать и бесов, которые тоже веруют и от этого только трепещут» («Христианства нет без Церкви»). Христианство это жизнь в Церкви; именно в Церкви человеку даются силы для того, чтобы не только принять учение Христа о любви, но и исполнить его. У святителя Илариона даже встречается такая, на первый взгляд, дерзновенная мысль, хотя и основанная на словах святых отцов:
«Очевидно, книги Священного Писания не составляют сущности христианства, потому что само христианство не есть учение, а есть именно новая жизнь, создаваемая в человечестве Духом Святым на основе воплощения Сына Божия». «Священное Писание одна из сторон общей благодатной церковной жизни, и вне Церкви Священного Писания, в истинном смысле этого слова, нет». «Нет христианства, восклицает священномученик Иларион, нет Христа, нет благодати, нет истины, нет жизни, нет спасения ничего нет без Церкви, и все это есть только в единой Церкви!» («Священное Писание и Церковь»).
За время учения в академии Владимир Троицкий был награжден премиями Митрополита Московского Макария и Митрополита Московского Иосифа, был признан лучшим по успеваемости студентом за последние 50 лет существования академии. Владимир Троицкий заведовал издательским отделом Пастырско-просветительного братства при академии, занимаясь изданием и распространением листков духовно-нравственного содержания для простого народа, участвовал в опеке школы-приюта для восьми-девятилетних детей.
В 1908 году Владимира Троицкого за выдающиеся успехи послали за границу. Вместе с группой студентов и преподавателей он побывал в Сербии, Болгарии, Турции, Греции, на Афоне. Об этом путешествии он написал в своей работе «От академии до Афона». С особой болью он переживал отсутствие единства славянского мира. А посещение Константинополя и храма Святой Софии вызвало у него размышления о том, что «самая главная черта византизма проникновение всей жизни религиозными началами и интересами, это дивное сочетание небесного и земного, это настоящее богочеловечество, а не наше современное человекобожество» («От академии до Афона»).
Окончив в 1910 году академию со степенью кандидата богословия, Владимир Алексеевич был оставлен при ней в качестве профессорского стипендиата, а через год был назначен исправляющим должность доцента кафедры Священного Писания Нового Завета.
Владимир Алексеевич тщательно готовился к лекциям. Он взял себе за правило: написав лекцию в тетрадке, всегда оставлять ее дома и рассказывать, не пользуясь никакими записями.
Молодой преподаватель обращался к студентам с такими словами:
«Всякая деятельность в основе своей имеет дарование Духа, а по своему обнаружению и по целям она должна быть церковным служением Не ради нас даны нам силы душевные и способности различные, а ради Церкви, и не себе должны мы угождать своей деятельностью, а Церкви Церковное послушание беру на себя и я, восходя на эту кафедру. Ведь только Церковь дает смысл и цену земному бытию; только служение Церкви, по моему верованию и убеждению, дает смысл и цену нашей земной деятельности Если не служить Церкви нет никакого смысла во всякой деятельности и незачем тогда жить на Божием свете» («О церковности духовной школы и богословской науки»).
И эти слова владыка Иларион оправдал всей своей жизнью.