Василий Александрович Виноградов родился в 1905 году в селе Озерки Самарской губернии, а в детстве переехал в село Проскурлей. В 1914 году он закончил сельскую школу, а в 1917 году — 4 класса духовного училища. В апреле 1920 года был призван в РККА и успешно завершил 2-е советские пулемётные курсы комсостава в Вольске в том же году. Принимал участие в Гражданской войне, а с февраля по июль 1921 года принимал участие в подавлении Западно-Сибирского восстания. Затем с июня по август 1922 года сражался с бандами А. В. Сапожкова в районе Уральска, начиная с должности командира взвода и затем помощника командира роты.
В 1923 году Виноградов закончил повторные курсы комсостава в Самаре, а в 1924 году — Военно-теоретическую школу командиров Воздушного флота в Егорьевске. В период с 1925 по 1926 годы он служил мотористом в Военно-теоретической школе в Ленинграде. Затем, в 1927 году, успешно окончил Военно-техническую школу ВВС и в 1928 году — 2-ю Борисоглебскую военную школу лётчиков, где остался лётчиком-инструктором.
С 1930 года Виноградов командовал авиационным отрядом 6-й военной школы пилотов в Серпухове, а с 1933 года — 18-й армейской разведывательной эскадрильей в Московском военном округе. Затем он стал командиром 7-й легкобомбардировочной эскадрильи в Забайкальском военном округе. В 1935 году Виноградов успешно закончил Липецкую высшую лётно-тактическую школу ВВС.
В 1938 году он был назначен командиром 51-го скоростного авиационного полка, а затем, в июне того же года, стал командиром 30-й скоростной авиационной бригады в Курске. С августа 1940 года Василий Александрович возглавлял 31-ю смешанную авиационную дивизию, а с 10 января 1941 года — 33-ю дальнебомбардировочную авиационную дивизию на Дальнем Востоке.
В начале Великой Отечественной войны он продолжал служить на высоких должностях: с 9 октября 1941 года был временно исполняющим обязанности командующего ВВС 25-й армии, а с марта 1942 года — командовал ВВС 1-й Краснознамённой армии. С 27 июля 1942 года по 16 сентября 1944 года он командовал 10-й воздушной армией, созданной в августе 1942 года на базе ВВС 25-й армии. В 1944 году Виноградов прошёл стажировку на фронте и с 23 июля по 11 августа 1944 года командовал 1-м смешанным авиационным корпусом в составе 6-й воздушной армии 1-го Белорусского фронта, участвуя в Люблин-Брестской операции.
В сентябре 1944 года Виноградов вернулся на Дальний Восток, где с 18 сентября 1944 года командовал 9-й воздушной армией. В связи с подготовкой к войне с Японией 28 июня 1945 года был освобождён от должности командующего армией и назначен заместителем командующего той же армией. Во время Советско-японской войны он возглавлял оперативную группу ВВС 1-го Дальневосточного фронта и участвовал в Маньчжурской операции.
После Победы Василий Александрович Виноградов оставался заместителем командующего 9-й воздушной армией. С апреля 1947 года он стал командиром 3-го гвардейского штурмового авиационного корпуса в Румынии, а с апреля 1948 года — командир 5-го бомбардировочного авиационного корпуса. 9 октября 1948 года два советских лётчика угнали самолёт Ту-2 5-го бомбардировочного авиакорпуса и перелетели на нём в Австрию, за это в октябре 1948 года В. А. Виноградов был отстранён от должности. В 1950 году окончил Высшие академические курсы при Военной академии Генштаба, с 1951 года — помощник командующего по строевой части, с февраля 1952 года — командующий 73-й воздушной армии, с января 1957 года по апрель 1958 года — командующий 30-й воздушной армии. В октябре 1958 года вышел в отставку.
Жил Василий Александрович Виноградов в Риге, где и умер 2 февраля 1962 года, похоронен на Кладбище Райниса.
