Василий Александрович Виноградов родился в 1905 году в селе Озерки Самарской губернии. В детстве проживал в селе Проскурлей, где в 1914 году окончил сельскую школу, а в 1917 году — 4 класса духовного училища.
В апреле 1920 года был призван в РККА в Хвалынске и в том же году окончил 2-е советские пулемётные курсы комсостава (Вольск), участвуя в Гражданской войне. С февраля по июль 1921 года принимал участие в подавлении Западно-Сибирского восстания, а с июня по август 1922 года сражался с бандами А. В. Сапожкова в районе Уральска, начиная с командира взвода и затем помощника командира роты.
В 1923 году успешно завершил повторные курсы комсостава в Самаре. Продолжив своё образование, в 1924 году поступил в Военно-теоретическую школу командиров Воздушного флота в Егорьевске, а в 1925—1926 годах служил мотористом в Военно-теоретической школе в Ленинграде. Завершив обучение в 1927 году, окончил Военно-техническую школу ВВС и в 1928 году — 2-ю Борисоглебскую военную школу лётчиков, оставшись там лётчиком-инструктором.
С 1930 года командовал авиационным отрядом 6-й военной школы пилотов в Серпухове. С 1933 года возглавлял 18-ю армейскую разведывательную эскадрилью в Московском военном округе, а затем командовал 7-й легкобомбардировочной эскадрильей в Забайкальском военном округе. В 1935 году успешно окончил Липецкую высшую лётно-тактическую школу ВВС.
В 1938 году стал командиром 51-го скоростного авиационного полка, а затем в июне того же года — 30-й скоростной авиационной бригады в Курске. С августа 1940 года занимал пост командира 31-й смешанной авиационной дивизии, а с 10 января 1941 года — командира 33-й дальнебомбардировочной авиационной дивизии на Дальнем Востоке.
В начале Великой Отечественной войны, с 9 октября 1941 года, исполнял 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 руководил 10-й воздушной армией, созданной в августе 1942 года на базе ВВС 25-й армии.
В 1944 году прошёл стажировку на фронте, с 23 июля по 11 августа 1944 года командовал 1-м смешанным авиационным корпусом в составе 6-й воздушной армии 1-го Белорусского фронта и участвовал в Люблин-Брестской операции (Белорусская наступательная операция).
В сентябре 1944 года вернулся на Дальний Восток, где с 18 сентября 1944 года стал командиром 9-й воздушной армии. С 28 июня 1945 года, в связи с подготовкой к войне с Японией, был освобождён от должности командующего армией и назначен заместителем командующего той же армией.
Во время Советско-японской войны, находясь на той же должности, 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, а с апреля 1947 года — командиром 3-го гвардейского штурмового авиационного корпуса в Румынии. С апреля 1948 года возглавлял 5-й бомбардировочный авиационный корпус.
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.
Награжден орденом Ленина, 3 орденами Красного Знамени, медалями
Жил Василий Александрович Виноградов в Риге, где и скончался 2 февраля 1962 года, похоронен на Кладбище Райниса.