Родился 29 декабря 1922 года в селе Солдатское Казанковского района Николаевской области в семье крестьянина. Украинец. Окончил среднюю школу в городе Кривой Рог Днепропетровской области Украины.
В Красной Армии с 1940 года. Начал службу курсантом 1-го Вольского авиатехнического училища имени Ленинского комсомола, которое окончил в сентябре 1941 года. В годы Великой Отечественной войны освоил боевой самолёт и стал лётчиком-штурмовиком. Воевал в составе 566-го штурмового авиаполка, был штурманом, командиром звена, эскадрильи. Произвёл 188 боевых вылетов. Войну закончил в столице Восточной Пруссии - Кёнигсберге (ныне Калининград).
За образцовое выполнение боевых заданий командования, мужество, отвагу и геройство Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 февраля 1945 года старшему лейтенанту Мыхлику Василию Ильичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 5936).
Второй медали "Золотая Звезда" капитан Мыхлик Василий Ильич удостоен Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 июня 1945 года. Награждён орденом Ленина, тремя орденами Красного Знамени, орденом Александра Невского, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, орденом Красной Звезды, медалями.
После войны отважный лётчик-штурмовик продолжал службу в Советской Армии. В 1951 году он окончил Краснознаменную Военно-воздушную академию. С 1966 года полковник Мыхлик В.И. - в запасе. Жил в городе-герое Москве. Умер в день своего рождения - 29 декабря 1996 года. Похоронен в Москве на Троекуровском кладбище. Бронзовый бюст дважды Героя Советского Союза В.И. Мыхлика установлен в Кривом Роге.