Родился 9 февраля 1887 г. (28 января 1887 г. по старому стилю) в дер. Будайка Чебоксарского уезда Казанской губернии Российской империи (ныне в черте г. Чебоксары Чувашской Республики РФ) в семье крестьянина.
Детство провел в с. Балаково Николаевского уезда Самарской губернии (ныне г. Балаково Саратовской обл.), где непродолжительное время посещал местную церковноприходскую школу. Затем работал помощником у купца, был подмастерьем плотника и столяра.
В 1908 г. был призван в армию и направлен в Киев. Однако на следующий уволен в запас по болезни. Вскоре после возвращения со службы женился и переехал с семьей в г. Мелекесс (ныне Димитровград в Ульяновской обл.).
Вскоре после начала Первой мировой войны, 20 сентября 1914 г. был вновь призван на военную службу и направлен в 159-й запасной пехотный полк в г. Аткарск Саратовской обл. В январе 1915 г. попал на фронт. Воевал в составе 326-го Белгорайского пехотного полка 82-й пехотной дивизии в 9-й армии Юго-Западного фронта на Волыни и в Галиции, участвовал в Брусиловском прорыве. За годы войны дослужился до звания фельдфебеля (1916), был неоднократно ранен.
После Февральской революции 1917 г. Василий Чапаев находился в Саратове, а позже стал командиром 138-го запасного пехотного полка, стоявшего в г. Николаевске Самарской губернии (ныне Пугачёв, Саратовская обл.). В 1917 г. был близок к анархо-коммунистам, в конце сентября того же года вступил в партию большевиков.
В январе 1918 г. Василий Чапаев был избран начальником гарнизона и военкомом Николаевского уезда. Участвовал в разгоне уездного земства, занимался организацией уездной Красной гвардии. На стороне Рабоче-крестьянской красной армии (РККА) возглавлял 1-й и 2-й Николаевские полки, объединенную из этих полков Пугачевскую бригаду, а осенью 1918 г. стал командиром Николаевской стрелковой дивизии. Руководил подавлением крестьянских восстаний, вызванных политикой большевиков по насильственному изъятию продовольствия, участвовал в боях против частей Народной армии Комитета членов Учредительного собрания (Комуч) и подразделений Чехословацкого корпуса.
В ноябре 1918 г. Василий Чапаев был командирован в Москву на учебу в только что созданную Академию Генерального штаба РККА (ныне Военная академия Генерального штаба Вооруженных сил РФ), но через несколько недель по собственному желанию прекратил учебу.
С февраля 1919 г. был комиссаром внутренних дел Николаевского уезда Самарской губернии.
В марте 1919 г. возглавил Александрово-Гайскую группу войск 4-й армии Восточного фронта. Участвовал в реализации политики большевиков по расказачиванию, в некоторых районах частями Чапаева было истреблено более 90% казаков.
В апреле 1919 г. Василий Чапаев вступил в командование 25-й стрелковой дивизии РККА. Под его командованием дивизия участвовала в отражении весеннего наступления Русской армии адмирала Александра Колчака, действовала в ходе Бугурусланской и Белебейской операций. Затем отличилась при контрнаступлении Восточного фронта 1919 г., последовательно заняв Уфу (9 июня), Уральск (11 июля) и г. Лбищенск (9 августа).
5 сентября 1919 г. штаб чапаевской дивизии, находившийся на удалении от главных сил в тылу у Лбищенска (ныне с. Чапаев в Казахстане), был окружен и уничтожен сводным казачьим отрядом генерал-майора Николая Бородина. Василию Чапаеву с группой бойцов удалось отойти к р. Урал, где он, по одной версии, утонул во время переправы, по другой - умер от ран в результате перестрелки и был похоронен на противоположном берегу реки.
Фельдфебель (1916).
Был награжден орденом Красного Знамени, Георгиевскими крестами II-IV степеней, а также Георгиевской медалью.
У Чапаева было два сына и дочь. Сын Александр (1910-1985) стал артиллеристом, в отставку вышел в звании генерал-майора, Аркадий (1914-1939) был летчиком, погиб в авиакатастрофе. Дочь Клавдия (1912-1999).