С юности стал заниматься географическими работами, особенно исторической географией и картографией; по этим отраслям наук его труды имеют большое значение. Принимал деятельное участие в трудах Французского географического общества, был его председателем и состоял почётным членом этого и ряда других географических обществ.
Преподавал в Парижском университете, где в 1842—1865 руководил издательством Сорбонны. Там же вышли его труды «Annales de voyages», «L’annèe gammografie» (1863—1875).
Во многом содействовал распространению географических знаний во Франции. Был редактором следующих журналов, атласов и сборников:
«Atlas Universel» (1825),
«Nouvelles Annales des Voyages» (1847—1854),
«Année Géographique» (отчет о географических работах, с 1863).
Автор многих работ, посвящённых исторической географии и истории географии, из которых наиболее важными является:
«Géographie de la France» (1832),
«Histoire d. découvertes géographiques» (1845),
«Mémoire sur la géographie ancienne du Caucase» (1845),
«Etudes de géographie ancienne asiatique» (1854),
«Géographie grecque et latine de l’Inde» (1860),
«Le Nord de l’Afrique dans l’antiquité» (1863),
«Histoire de la géographie et des découvertes géographiques» (с атласом, 1875).
Будучи в преклонных летах Вивьен де Сен-Мартен начал два обширных труда, в том числе объемный географический словарь «Nouveau Dictionnaire de géographie universelle» (Париж, 1877—1899; вышло 7 томов) и атлас новой географии, которого вышло 9 выпусков: «Atlas Universel de Géographie Moderne».