Es doctorà en medicina l’any 1936 i després de la Guerra Civil Espanyola romangué al marge de la vida acadèmica a causa de la situació política i les dificultats travessades per la seva família. Fou especialista en psiquiatria i mantingué una consulta que li permeté una activitat professional compatible amb la seva gran passió per la història de la medicina i de la ciència. Durant la dècada del 1930 es formà en les tècniques del treball experimental al laboratori de toxicologia i medicina legal del seu pare, Joan B. Peset i Aleixandre, catedràtic d’aquesta disciplina a la Universitat de València, institució de la qual fou rector durant la primera etapa del període republicà. Després de dos anys d’angoixa a la presó, Joan Peset fou afusellat pel règim franquista l’any 1941. Aquestes circumstàncies personals portaren Vicent Peset i Llorca a una mena d’exili interior.
El 1943 llegí la memòria de doctorat, que tractà sobre l’estudi històric de la seva disciplina professional: Nuevos datos sobre la psiquiatría española del siglo XIX. Consagrà diversos treballs a la història del pensament psiquiàtric, els seus antecedents renaixentistes, i durant la Il·lustració. També traduí i anotà una obra clàssica: La història de la psicologia i la psiquiatria a l’Estat espanyol, escrita per Johannes Baptist Ullesperger i publicada en alemany l’any 1871. Els seus treballs d’història de la psiquiatria valenciana foren reunits per J.M. López Piñero i Joan A. Micó en un volum homenatge, que s’edità pòstumament: Estudios históricos sobre la psiquiatría valenciana (1987).
A més de dos importants treballs sobre Francisco Vallés i Pedro Miguel de Heredia, dues de les grans figures del galenisme renaixentista, la part més destacable i original de la seva obra històrica fou la consagrada a l’estudi de la Il·lustració i dels il·lustrats valencians. El seu treball titulat El Doctor Zapata (1664-1745) y la renovación de la medicina en España (1960) marcà una fita en l’estudi de la primera fase de la Il·lustració mèdica a l’Estat espanyol i encetà un seguit d’estudis posteriors sobre la importància del moviment novator. A part d’aportacions destacables sobre el paper de la Universitat de València en la renovació científica del segle XVIII, dedicà la major part de les seves investigacions a estudiar els metges il·lustrats valencians que giraren al voltant de la figura de Gregori Maians: les aportacions de Jordi Joan, la tasca d’erudició de Marià Seguer i, sobretot, les idees d’Andreu Piquer foren estudiades amb un gran rigor. Els seus treballs sobre la figura de Piquer i l’evolució del seu pensament científic –especialment durant la seva etapa valenciana– continuen vigents i no han estat encara superats.
Una de les característiques més destacables de la seva aportació és la pluralitat de fonts i la saviesa en el seu ús: emprà fonts impreses i especialment materials d’arxiu i documents institucionals. Autor amb un gran domini de l’heurística i d’una gran erudició, només la seva delicada situació política permet entendre que romangués al marge de la història de la medicina acadèmica. Després de la seva mort, la seva magnífica biblioteca fou donada al Departament d’Història de la Ciència i Documentació de la Universitat de València, on ha quedat instal·lada com a Fons Peset i Llorca.
Entre la seva bibliografia també destaquen les obres: “Andrés Piquer y la psiquiatría de la Ilustración”, Archivo Iberoamericano de Historia de la Medicina, 9 (1957), p. 433-439; “Nuevos papeles del Doctor Andrés Piquer. I. Sobre la generación. II. Higiene y cultivo del arroz. III. Iatromecanicismo”, Clínica y Laboratorio, 67 (1959), p. 232-240; 68 (1959), p. 434-437; 73 (1962), p. 317-320; “Feijoo y Mayans”, Boletín Sociedad Española Historia de la Medicina,5 (1965); Acerca de la difusión del sistema copernicano en España (1965); “Mayans y los médicos. Transcripción, notas y estudio preliminar”, a G. Mayans y Ciscar: Epistolario (1972), i Gregori Mayans i la cultura de la Il·lustració (1975).