В. Д. Фёдоров родился 23 февраля 1918 года в селе Щеглово на левом берегу реки Томи, ныне Кемерово, в многодетной семье рабочего-каменщика. В семье был девятым ребёнком. Детство и юность поэта прошли в деревне Марьевка Яйского района Кемеровской области. «Поздней мне было странно слышать разговоры о городе. Я даже не представлял, что можно было жить где-то, кроме Марьевки. Она и поныне стоит на высоком берегу древнего русла реки Яя. Под нею - озеро, за озером - заливные луга, за лугами - быстрая пескарёвая река Яя, за рекой - лес и далёкий туман...»
Трудовая деятельность Фёдорова началась в колхозе. Затем Фёдоров учился в Новосибирском авиатехникуме, тогда же сделал первую попытку издать свои стихотворения, отправив их в газету «Большевистская смена», под псевдонимом Василий Лёхин. Однако их сочли «упадочными» и не напечатали.
В 1938 году Фёдоров был направлен на авиационный завод в Иркутске. С 1938 год по 1947 год работал на авиационных заводах Сибири в качестве технолога, мастера и старшего мастера. Одновременно писал стихи.
В 1939 году в заводской многотиражке Фёдоров напечатал несколько стихотворений и очерков, одно стихотворение в областной комсомольской газете. Затем стихотворения Фёдорова появились в журнале «Сибирские огни». Небольшой цикл стихов вошел в коллективный сборник «Родина», изданный в Новосибирске в 1944 году. В это же время поступил на заочное отделение Литературного института, окончив его в 1950 году. С этого времени жил в Москве. Член редколлегии журнала «Молодая гвардия» с 1959 года.
В 1947 году увидела свет первая книга Фёдорова «Лирическая трилогия». На Первом совещании молодых писателей Фёдоров был хорошо принят семинаром Н.Н. Асеева. Знакомство с А.Т. Твардовским и положительная оценка последним его поэмы «Марьевская летопись», помогло Фёдорову перевестись с заочного, на очное отделение.
В.Д. Фёдоров умер 19 апреля 1984 года. Похоронен в Москве на Кунцевском кладбище.
По мнению И. Шевцова, в историю русской литературы ХХ века Фёдоров вошел как звезда первой величины. Федоров — необыкновенный лирик, певец любви, вознесший культ женщины до вселенских высот: «О, женщина, Краса земная, родня по линии прямой той, изгнанной из рая, ты носишь рай в себе самой». Перу поэта принадлежат многие поэмы, в числе которых «Бетховен», «Проданная Венера», «Седьмое небо», «Аввакум». Многие стихи Фёдорова отличаются афористичностью: «И я когда-то думал, что седые не любят, не тоскуют, не грустят. Я думал, что седые, как святые, на женщин и на девушек глядят…» Известны его стихи о любви: «По главной сути жизнь проста: ее уста… его уста», «Все испытав, мы знаем с вами, что в дни психических атак, сердца, не занятые нами, не мешкая, займет наш враг. Займет, сводя все те же счеты, займет, засядет, нас разя… Сердца, ведь это же — высоты, которых отдавать нельзя», о назначении поэзии.
На родине поэта, в селе Марьевка Яйского района открыт литературно мемориальный музей Василия Дмитриевича Фёдорова. Основной фонд музея состоит из личных вещей и книг. С 1985 года ежегодно проводятся литературные праздники, посвященные поэту - «Фёдоровские чтения». Решением губернатора Кемеровской области утверждены литературные премии имени В. Д. Фёдорова. Их лауреатами стали известные сибирские поэты — В. М. Баянов, Б. В. Бурмистров, В. В. Махалов, Л. М. Гержидович.