С 1951 по 1991 год в течение сорока лет, В. А. Хрусталёв являлся главным конструктором Центрального конструкторского бюро № 589 Государственного комитета Совета Министров СССР по оборонной технике. Под руководством и при непосредственном участии В. А. Хрусталёва Центральное конструкторское бюро занималось разработкой и изготовлением оптико-электронных приборов навигации и ориентации для космических аппаратов и участвовало в национальных космических программах: в 1961 году в космической программе «Восток», в 1974 году — «Энергия — Буран» и международных: с 1972 по 1989 год — «Союз — Аполлон», «Венера» и «Фобос».