Василий Аксёнов родился 20 августа 1932 года в Казани, в семье 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». 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).
В Казани с 2007 года ежегодно осенью (в октябре) проводится Международный литературно-музыкальный фестиваль Аксёнов-фест (первый прошёл при его личном участии), в 2009 году воссоздано здание и открыт литературный Дом-Музей Аксёнова, в котором действует городской литературный клуб.
В 2011 году Александр Кабаков и Евгений Попов издали совместную книгу воспоминаний «Аксёнов». Авторов крайне волнует вопрос «писательской судьбы», относящийся к хитросплетениям биографии, рождению большой Личности. Сверхзадача книги — противостоять искажению фактов в угоду той или иной конъюнктуре.
В США В. Аксёнову было присвоено почётное звание Doctor of Humane Letters. Он являлся членом ПЕН-клуба и Американской авторской лиги. В 2004 году В. Аксёнову была присуждена премия «Русский Букер» за роман «Вольтерьянцы и вольтерьянки». В 2005 году Василий Аксёнов был удостоен ордена Искусств и литературы.