Сын Председателя Совета Министров СССР, Генералиссимуса Советского Союза И. В. Сталина. Отец российского театрального режиссёра, Народного артиста России А. В. Бурдонского.
Василий Сталин родился в семье народного комиссара рабоче-крестьянской инспекции РСФСР и по делам национальностей РСФСР И. В. Сталина и его второй жены — Н. С. Аллилуевой. Воспитывался и учился вместе с приёмным сыном Сталина Артёмом Сергеевым.
8 ноября 1932 мать Василия Надежда Аллилуева покончила жизнь самоубийством. На похоронах Сталин, по свидетельству очевидцев, плакал навзрыд, так как очень любил свою жену Надежду Аллилуеву. 11-летний Василий успокаивал отца как мог (по свидетельствам, Сталин шёл за гробом Н. С. Аллилуевой).
После смерти жены Сталин сменил свою кремлёвскую квартиру и перестал бывать на даче в Зубалове, где жили дети и родственники под присмотром своей кремлёвской экономки Каролины Васильевны Тиль. Надзор за Василием осуществлял начальник охраны Сталина Николай Власик и его подчинённые.
Как и многие другие дети советской верхушки, стал лётчиком. В двадцать лет ушёл на фронт в звании капитана. За время войны совершил 26 боевых вылетов; сбил 5 самолётов и был награждён двумя орденами Красного Знамени, орденами Суворова II степени и Александра Невского.
В 1942 году ему присвоено звание полковника, в 1946 — генерал-майора, в 1950 — генерал-лейтенанта; один из самых молодых генералов Советской армии.
Окончил войну командиром истребительной авиационной дивизии. Во время войны несколько раз получал со стороны отца официальные взыскания по службе, понижался за различные провинности и повышался вновь.
В 1947 году Василий Сталин назначен командующим ВВС Московского военного округа.
В бумагах госбезопасности Василий Сталин был известен под кличкой «Флигер».
В начале 1950-х годов по его приказу в Ленинградском районе Москвы было начато строительство спортивного центра и гостиницы «Советская», где он и жил. Сейчас в память об этом апартаменты № 301 названы в его честь. Известен как покровитель спорта, создатель футбольной, хоккейной и др. команд ВВС, куда переводились сильнейшие спортсмены из других команд (шуточные расшифровки: «Взяли всех спортсменов» или «Ватага Василия Сталина»).
С должности был снят И. В. Сталиным после того, как 1 мая 1952 года во время воздушного парада над Красной площадью из-за отсутствия разведки погоды разбился один из бомбардировщиков Ил-28.
После смерти отца был вызван к тогдашнему министру обороны Н. А. Булганину и получил распоряжение уехать из Москвы командовать одним из округов. В. И. Сталин приказу не подчинился.
Был арестован 28 апреля 1953 года и обвинен в клеветнических заявлениях, направленных на дискредитацию руководителей коммунистической партии. Кроме того, в ходе следствия его обвинили в злоупотреблении служебным положением, рукоприкладстве, интригах, в результате которых погибли люди. Во время следствия Василий дал признательные показания по всем, даже самым нелепым пунктам обвинения. Однако Василия Сталина приговорили к 8 годам тюрьмы за «антисоветскую пропаганду» (статья 58-10 УК) и злоупотребление служебным положением (статья 193-17 УК). Он содержался во Владимирском централе, где числился как Василий П. Васильев. По собственной просьбе был назначен механиком на тюремный хоздвор. Как вспоминал бывший дежурный по централу Александр Малинин, — Сталин был хорошим токарем, план перевыполнял. Также вспоминали, что инструмент тогда трудно было достать, и по его просьбе жена привезла два неподъёмных чемодана с резцами, фрезами и другими приспособлениями для токарного станка. Выпустили его в 1960 году.
После XX съезда КПСС (1956) В. И. Сталин обращался с письмами в ЦК партии, протестуя против необоснованного содержания под стражей.
11 января 1960 года Василию запретили жить в Москве и Грузии, а также носить фамилию «Сталин», в паспорте он именовался «Джугашвили», 9 января 1962 он получил паспорт с данной фамилией.
Местом жительства стал город Казань, где и скончался по адресу ул. Гагарина, дом 105, кв.82 19 марта 1962 года, по заключению врачей, от отравления алкоголем. Зенькович в своей книге «Высший генералитет в годы потрясений» писал:
21 марта В. Сталин был похоронен на Арском кладбище в Казани. 20 ноября 2002 года его тело было перезахоронено на Троекуровском кладбище в Москве.
30 сентября 1999 года, изучив судебные и следственные материалы, Главная военная прокуратура отменила приговор Военной коллегии Верховного суда СССР и сняла с Василия Сталина все политические обвинения.
Василий Сталин был фактически женат 4 раза, имел четверых собственных детей, не считая усыновленных детей его жен от прежних браков.
Первая жена - Галина Бурдонская (1921-1990), в браке фактически 1940-1944, формально развод никогда не был оформлен. Дети: Александр Бурдонский (р.1941) и Надежда Сталина (1943-1999) - была замужем за сыном писателя Фадеева, есть дочь Анастасия Сталина (р.1977).
Вторая жена - Екатерина Тимошенко (1923-1988), в браке 1946-1949. Дети: Василий Сталин (1949-1972), и Светлана (1952-1989).
Третья жена - Капитолина Васильева (1919 или 1923-2009), в браке 1949-1953.
Четвертая жена - Мария Нусберг (Шеваргина) (1930-2002), в браке 1962.