Родился 23 февраля 1918 года в Кемерово, в многодетной семье рабочего-каменщика. В семье был девятым ребенком. Детство и юность поэта прошли в деревне Марьевке Яйского района Кемеровской области. Его трудовая деятельность началась в колхозе.
Учился в Новосибирском авиатехникуме, тогда же сделал первую попытку издать свои стихотворения, отправив их в газету «Большевистская смена», под псевдонимом Василий Лехин. Однако их сочли «упадочными» и не напечатали.
В 1938 году, окончив авиатехникум Федоров был направлен на авиационный завод в Иркутске. С 1938 по 1947 год работал на авиационных заводах Сибири в качестве технолога, мастера и старшего мастера. Одновременно писал стихи. В 1939 году в заводской многотиражке Федоров напечатал несколько стихотворений и очерков, одно стихотворение в областной комсомольской газете. Затем стихотворения Федорова 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. В 1947 году увидела свет первая книга В. Д. Федорова «Лирическая трилогия». Знакомство с Александром Твардовским и положительная оценка последним его поэмы «Марьевская летопись», помогло Федорову перевестись с заочного, на очное отделение.
В 1950 году Федоров окончил Литературный институт им. М. Горького. В 1955 году вышла его вторая книга — «Лесные родники», в том же году — «Марьевские звезды», в 1958 году — «Дикий мед» и «Белая роща». Две книги Василия Федорова — «Третьи петухи» (1966 год) и «Седьмое небо» — удостоены Государственной премии РСФСР им. М. Горького 1968 года.
Яркие стихи В. Федорова нашли своего читателя, гражданская лирика поэта широко известна в России и за рубежом. В стихах поэта отразились пройденный им жизненный путь, судьбы людей, которых он встретил в родном краю.
Василий Федоров — автор двух повестей — «Зрелость»(1953) и «Добровольцы» (1955), поэм «Ленинский подарок»(1954), «Проданная Венера»(1958), «Женитьба Дон-Жуана»(1977). В 1979 году Федоров удостоен Государственной премии СССР за лирические стихи и поэмы. Василий Федоров награжден тремя орденами: двумя — Трудового Красного Знамени и орденом Октябрьской революции.
Умер поэт 19 апреля 1984.
На родине поэта, в селе Марьевка Яйского района открыт литературно мемориальный музей Василия Дмитриевича Федорова. Основной фонд музея состоит из личных вещей и книг Василия Федорова, которые передала его жена Лариса Федорова. Начиная с 1985 года ежегодно проводятся литературные праздники, посвященные поэту — «Федоровские чтения». Решением губернатора Кемеровской области утверждены литературные премии им. В. Д. Федорова. Их лауреатами стали известные сибирские поэты — В. М. Баянов, Б. В. Бурмистров, В. В. Махалов, Л. М. Гержидович.