Когда Виктору было 3–4 года отец заметил, что тот с легкостью решает простые арифметические задачи. Для него не представляло труда перемножать в уме двузначные числа. С этого момента отец начал всячески поощрять интерес сына к таким упражнениям.
Отец был так воодушевлен математическими способностями мальчика, что даже пытался в 5–6-летнем возрасте познакомить Виктора с алгебраическими задачами. Видя склонность сына к точным наукам, он всячески поощрял увлечение. Возможно, именно эта поддержка сыграла решающую роль в выборе будущей профессии.
1 сентября 1917 года Виктор поступил в 3-ю тифлисскую гимназию, а так как он любил выполнять арифметические действия, очень быстро выяснилось, что по математике он опережает других учеников.
С двенадцати лет Виктор заинтересовался астрономией, не оставляя, однако, математику, и буквально за несколько месяцев прочитал большинство доступных ему книг по этой дисциплине.
Отец, заметив это рвение, купил мальчику телескоп. Виктор начал регулярно наблюдать за небом. «Каждый день, поздно вечером, юноша устанавливал во дворе телескоп и, окруженный толпой любознательных товарищей и знакомых по двору, производил свои наблюдения», – вспоминал отец ученого.
В Тифлисе жил сильный педагог и знаток астрономии Сундуков Николай Игнатьевич. Выпускник Московского университета по специальности «Астрономия» преподавал в гимназии и оказал Виктору большую помощь в освоении основ науки о звездах.
Окончив гимназию в 16 лет, Амбарцумян поступил на физико-математический факультет Ленинградского Педагогического института, а через год перешел в Ленинградский университет.
Будучи студентом, в 1926 году он опубликовал первую научную статью, посвященную солнечным факелам. Окончив университет, Амбарцумян поступил в аспирантуру Пулковской Обсерватории под руководством А. А. Белопольского.
С 1931 года он читал лекции в Ленинградском университете, а в 1934 году основал первую в СССР кафедру астрофизики. В 1935 году ему присудили ученую степень доктора физико-математических наук без защиты диссертации.
Все научные достижения трудно перечислить. Свою жизнь ученый посвятил изучению тайн Вселенной. Исследования Амбарцумяна имеют огромное значение для современной астрофизики, звездной астрономии и космогонии. Его научные работы охватывают многие области астрономии, в частности, они посвящены физике звезд и газовых туманностей, статистической механике звездных систем, внегалактической астрономии и космологии, ядерной физике.
