Василий Аксёнов родился 20 августа 1932 года в Казани, в семье партийных работников, Евгении Соломоновны Гинзбург (1904—1977) и Павла Васильевича Аксёнова (1899—1991). Был третьим, младшим ребёнком в семье (и единственным общим ребёнком родителей). Отец, Павел Васильевич, был председателем Казанского горсовета и членом бюро Татарского обкома КПСС. Мать, Евгения Соломоновна, работала преподавателем в Казанском педагогическом институте, затем — заведующей отделом культуры газеты «Красная Татария», была членом КПСС. Впоследствии, пройдя ужас сталинских лагерей, во времена разоблачения культа личности, Евгения Гинзбург стала автором книги воспоминаний «Крутой маршрут» — одной из первых книг-мемуаров об эпохе сталинских репрессий и лагерей, рассказавшей о восемнадцати годах, проведённых автором в тюрьме, колымских лагерях и ссылке.

В 1937 году, когда Василию Аксёнову не было ещё и пяти лет, оба родителя (сначала мать, а затем вскоре — и отец) были арестованы и осуждёны на 10 лет тюрьмы и лагерей. Старших детей — сестру Майю (дочь П. В. Аксёнова) и Алёшу (сына Е. С. Гинзбург от первого брака) забрали к себе родственники. Вася был принудительно отправлен в детский дом для детей заключённых (его бабушкам не разрешили оставить ребёнка у себя). В 1938 году брату П.Аксёнова — Андреяну Васильевичу Аксёнову удалось разыскать маленького Васю в детдоме в Костроме и взять его к себе. Вася жил в доме у Моти Аксёновой (его родственницы по отцу) до 1948 года, пока его мать Евгения Гинзбург, выйдя в 1947 году из лагеря и проживая в ссылке в Магадане, не добилась разрешения на приезд Васи к ней на Колыму. Встречу с Васей Евгения Гинзбург опишет в «Крутом маршруте».

Спустя много лет, в 1975 году, Василий Аксёнов описал свою магаданскую юность в автобиографическом романе «Ожог».

В 1956 году Аксёнов окончил 1-й Ленинградский медицинский институт и получил распределение в Балтийское морское пароходство, где должен был работать врачом на судах дальнего плавания. Несмотря на то, что его родители уже были реабилитированы, допуск ему так и не дали. В дальнейшем упоминалось, что Аксёнов работал карантинным врачом на Крайнем Севере, в Карелии, в Ленинградском морском торговом порту и в туберкулёзной больнице в Москве (по другим данным, был консультантом в Московском научно-исследовательском институте туберкулёза).

С 1960 года Василий Аксёнов — профессиональный литератор.

22 июля 1980 года выехал по приглашению в США, после чего в 1981 году был лишён советского гражданства. До 2004 года жил в США.

С 1981 года Василий Аксёнов — профессор русской литературы в различных университетах США: Институте Кеннана (1981—1982), Университете Дж. Вашингтона (1982—1983), Гаучер-колледже (1983—1988), Университете Джорджа Мейсона (1988—2009).

В 1980-1991 годах в качестве журналиста активно сотрудничал с «Голосом Америки» и с «Радио Свобода». Сотрудничал с журналом «Континент» и альманахом «Глагол». Аксёновские радиоочерки были опубликованы в авторском сборнике «Десятилетие клеветы» (2004).

Впервые, после девяти лет эмиграции, Аксёнов посетил СССР в 1989 году по приглашению американского посла Дж. Мэтлока. В 1990 году Аксёнову возвращают советское гражданство.

6 июля 2009 года, после продолжительной болезни, Василий Павлович Аксёнов скончался в Москве, в НИИ имени Склифосовского.