Сын князя Ивана Андреевича Шуйского и некой Анны Фёдоровны. Влиятельный клан Шуйских был представлен при дворе не только Василием, но и его братьями — Андреем, Дмитрием и Иваном Пуговкой.
Боярин и глава Московской судной палаты с 1584 года. Рында с большим саадаком в походах 1574, 1576, 1577 и 1579. Воевода Большого полка в походе к Серпухову летом 1581 года. Воевода Большого полка в походе к Новгороду июля 1582 года при брате Андрее. Воевода полка правой руки в походе к Серпухову в апреле 1583 года. Воевода смоленский в 1585-87. По неизвестным причинам был в непродолжительной ссылке в 1586 году.
Во время преследования Шуйских Годуновым с 1587 находился в ссылке в Галиче. В 1591 Годунов, уже не видя опасности в Шуйских, возвращает их в Москву. С тех пор Шуйские в целом вели себя лояльно.
В 1591 вёл следствие по делу царевича Дмитрия. Будучи под строгим надзором Годунова, Шуйский признал причиной смерти царевича самоубийство, несчастный случай. С этого же года вновь введён в Боярскую думу. После этого был воеводой новгородским. Первый воевода полка правой руки в армии Мстиславского в Крымском походе к Серпухову (1598).
С января 1605 назначен воеводой полка правой руки в походе против Лжедмитрия и в битве под Добрыничами одержал победу. Однако, не сильно желая победы Годунова, бездействием дал усилиться самозванцу.
После падения Годунова пытался осуществить переворот, однако был арестован и сослан вместе с братьями. Но Лжедмитрий нуждался в боярской поддержке, и в конце 1605 года Шуйские вернулись в Москву.
В ходе народного восстания 17 мая 1606 года Лжедмитрий I был убит, а 19 мая группа приверженцев Василия Ивановича «выкликнула» Шуйского царём. Был коронован 1 июня Новгородским митрополитом Исидором.
Василий Иванович дал крестоцеловальную запись, ограничивавшую его власть. В начале июня правительство Шуйского объявило Бориса Годунова убийцей царевича Дмитрия.
Шуйский пытался укрепить войско после унизительных поражений, нанесённых царской армии сторонниками Лжедмитрия. При нём в России появился новый воинский устав — результат переработки немецких образцов. В то же время усилились центробежные тенденции, наиболее заметным проявлением которых было восстание Болотникова, подавленное только в октябре 1607 года.
В августе 1607 года на смену Болотникову пришёл новый претендент на престол — Лжедмитрий II. Царские войска были разбиты под Болховом (1 мая 1608). Царь со своим правительством был заперт в Москве; под её стенами возникла альтернативная столица со своей правительственной иерархией — Тушинский лагерь.
К концу 1608 года Шуйский не контролировал многие регионы страны. Выборгский трактат начала 1609 года обещал территориальные уступки шведской короне в обмен на вооружённую помощь царскому правительству (см. поход Делагарди). Командование русско-шведской армией принял на себя князь М. В. Скопин-Шуйский. Многие видели в молодом и энергичном полководце преемника пожилого и бездетного государя.
Хотя большая часть страны была освобождена от антиправительственных сил к марту 1610 года, в сентябре 1609 года в пределы России вторгся польско-литовский король Сигизмунд III, осадивший Смоленск.
Царь Василий Шуйский не был популярен в народе. По этому поводу интересна цитата историка В. О. Ключевского:
Кроме того, антишуйские настроения в Москве были подогреты неожиданной смертью молодого полководца Скопина-Шуйского. Поражение войск Дмитрия Шуйского под Клушиным от армии Сигизмунда 24 июня 1610 и восстание в Москве привели к падению Шуйского. 17 (27) июля 1610 частью боярства, столичного и провинциального дворянства Василий IV Иоаннович был свергнут с престола и насильственно пострижен в монахи, причём отказался сам произносить монашеские обеты. В сентябре 1610 он был выдан (не как монах, а в мирской одежде) польскому гетману Жолкевскому, который вывез его и его братьев Дмитрия и Ивана в октябре под Смоленск, а позднее в Польшу. В Варшаве царь и его братья были представлены как пленники королю Сигизмунду.
Бывший царь умер в заключении в Гостынинском замке, в 130 верстах от Варшавы, через несколько дней там же умер его брат Дмитрий. Третий брат, Иван Иванович Шуйский, впоследствии вернулся в Россию.
В 1635 году по просьбе царя Михаила Фёдоровича останки Василия Шуйского были возвращены поляками в Россию. Василия погребли в Архангельском соборе Московского Кремля.
Василий Шуйский является одним из главных действующих лиц трагедии Александра Сергеевича Пушкина «Борис Годунов». В снятом по ней одноименном фильме (режиссер Сергей Фёдорович Бондарчук) роль Шуйского исполнил Анатолий Ромашин.