Научился игре в шахматы в 6 лет (отец, Василий Осипович Смыслов, был шахматистом 1-й категории). Занимался в шахматной секции москворецкого Дома пионеров. В 1938 разделил 1-3-е место на всесоюзном турнире шахматистов 1-й категории и 1—2-е на чемпионате Москвы. Чемпион Москвы (1942 и 1943/1944 — 2-е место после игравшего вне конкурса М. Ботвинника). Турниры мастеров: Куйбышев (1942) — 2-е место, Свердловск (1943) — 3—4-е м. Участник 18 чемпионатов СССР (с 1940); лучшие результаты: 1940 — 3-е место, 1941 (матч-турнир за звание абсолютного чемпиона страны) — 3-е, 1944 — 2-е, 1947 ? 3—4-е, 1949 — 1—2-е (с Д. Бронштейном), 1955 — 1—2-е (проиграл дополнительный матч Е. Геллеру), 1969 — 3—5-е, 1971 — 2—3-е место.
Заняв 3-е место на Гронингенском турнире (1946), Смыслов был включён в число участников матч-турнира 1948 на первенство мира (2-е место); с этого времени входит в группу сильнейших шахматистов мира.
В середине 1950-х гг. Смыслов добился наивысших успехов: выиграл турниры претендентов (1953 и 1956) и сыграл 3 матча на первенство мира с Ботвинником: ничья (1954), победа (1957, завоевал звание чемпиона мира), поражение в матче-реванше (1958).
Результаты в других соревнованиях на первенство мира: турниры претендентов (1950) — 3-е м., 1959 — 4-е, 1985 — 8—9-е м. Межзональные турниры: 1964 — 1—4-е м., 1970 — 7—8-е, 1973 — 5-е, 1982 — 2-е место. В 1965 проиграл четвертьфинальный матч претендентов Е. Геллеру; в 1983 сыграл вничью четвертьфинальный матч с Р. Хюбнером (признан победителем по жребию); выиграл полуфинальный матч у 3. Рибли (1983); проиграл финальный матч претендентов Г. Каспарову (1984). Василий Смыслов — возрастной рекордсмен среди участников турнира претендентов. На момент матча с Каспаровым ему исполнилось 62 года. Если учесть, что свой первый матч на первенство мира В. В. Смыслов провел в возрасте 27 лет, то и здесь он установил своеобразный рекорд — оставался претендентом долгие 35 лет.
В составе сборной команды СССР победитель 10 Всемирных шахматных олимпиад (1952—1964, 1968—1972), 5 командных чемпионатов Европы (1957—1973), командного чемпионата мира (1985). Успешно выступал в матчах против шахматистов США (1945, 1946, 1954 и 1955), Великобритании (1947 и 1954), Югославии (1956), против команд избранных шахматистов мира (1970 и 1984), а также в других матчах. В составе сборной команды Москвы победитель командного чемпионата СССР (1948), 2-й (1959) и 4-й (1967) Спартакиад народов СССР, Всесоюзной шахматной олимпиады (1972); занял 2-е место на 3-й (1963) и 7-й (1979) Спартакиадах народов СССР. В составе команды ДСО «Буревестник» победитель командных чемпионатов СССР (1961 и 1968), Кубка СССР (1974 и 1976), Кубка европейских клубных команд (1976 и 1979). Являлся действительным членом Леонардо-клуба с 1992.
Василий Васильевич Смыслов скончался в ночь на 27 марта 2010 года от сердечно-сосудистой недостаточности в Боткинской больнице (Москва), куда он был госпитализирован несколькими днями ранее в связи с жалобами на сердце. Похоронен на Новодевичьем кладбище Москвы.
«Главная сила Смыслова в шахматах в том, что он проницателен. Талант его универсален и исключителен. Он мог тонко сыграть в дебюте, уйти в глухую защиту, бурно атаковать или, наконец, хладнокровно маневрировать. А про эндшпиль и говорить нечего — это его стихия. Иногда он принимал решения, поражавшие своей глубиной» (Ботвинник).
«Я сделаю 40 хороших ходов, и если вы сделаете то же самое, то партия закончится вничью» (Смыслов).
С классическим подходом к шахматам органически связан интерес Смыслова к этюдной композиции. Смыслов — автор книг и статей по различным вопросам шахматного искусства. Внёс ценный вклад в теорию испанской партии, славянской защиты, ферзевого гамбита, разработал систему в защите Грюнфельда, носящую его имя.
Смыслов был оперным певцом. Он принёс музыку в жертву шахматам после провала в конкурсном отборе Большого театра по классу вокала в 1950 г. А в 1996 г. Василий Смыслов впервые в жизни дал сольный концерт в Большом зале Московской консерватории.