Fortovs forskning har handlet om termodynamikk, sjokkbølger og plasmafysikk med tillempninger innen romfart, elektrisk pulsgenerering og energiproduksjon. I 2013 ble han tildelt utmerkelsen Global Energy Prize for forskning om materialegenskaper ved ekstreme og tidligere uutforskede termodynamiske tilstander, og utvikling av elektriske impulsgeneratorer drevet av kraftige sjokkbølger med tillempninger innen strømbegrensning, simulering av lynnedslag og energiomvandling. Prisen ble delt med den japanske kjemikeren Akira Yoshino.