Василий Ливанов родился 19 июля 1935 года в Москве в семье актеров. Выпускник Театрального училища имени Щукина (1958). В 1959 году во время съемок в своей дебютной картине «Неотправленное письмо» (кадр на фото с Татьяной Самойловой) на морозе Ливанов сорвал голос, из-за чего изменился его тембр, ставший впоследствии визитной карточкой актера
«Я ничего не выделяю, потому что к своим ролям отношусь как к детям. А дети все разные, всех любишь, каждого за индивидуальность» — так комментировал актер отношения к своим ролям в кино.
В 1966 году Василий Ливанов с отличием окончил Высшие курсы кинорежиссуры (мастерская Михаила Ромма). Его дипломной работой был мультипликационный фильм по собственному сценарию «Самый, самый, самый, самый»
В 1960-х годах известность актеру принесли роли в фильмах «Воскресение» (1960) по роману Льва Толстого, «Слепой музыкант» (1960, на фото), «Коллеги» (1962) по повести Василия Аксенова. После выхода последнего фильма на аргентинском международном кинофестивале в Мар-дель-Плата он был назван «самым популярным актером года»
Василий Ливанов занимался мультипликацией в качестве режиссера до середины 1970-х. После выхода в 1972 году на экран его мультфильма «Фаэтон — сын солнца» режиссер Александр Митта заявил: «Он проложил тропинку в неосвоенный мир искусства будущего». Классикой считается также мультфильм по сценарию Василия Ливанова (совместно с Юрием Энтиным) «Бременские музыканты», вышедший в 1969 году
Настоящая слава к Василию Ливанову пришла после роли Шерлока Холмса в многосерийном сериале Игоря Масленникова «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона» (1979-1986). Фильм был воспринят с восторгом не только в Советском Союзе, но и в Великобритании
«Когда получил роль Шерлока Холмса, можно сказать, сбылась мечта юности. Возможно, поэтому и образ Шерлока Холмса у меня получился чуть ироничный — так я хотел выразить свое отношение взрослого человека к мальчишеским впечатлениям от этого произведения»
С режиссером Андреем Кончаловским был в конфликте из-за «украденного» сценария к фильму «Андрей Рублев» — Ливанов прорабатывал идею снять кино об иконописце, но Кончаловский с Тарковским его опередили.
С 1979 года Василий Ливанов — член Союза писателей. За свою писательскую карьеру он сочинил множество повестей и сборник сказок. В 2010 году было издано двухтомное собрание его сочинений
В 1997 году Василий Ливанов срежиссировал свою первую и единственную полнометражную картину «Дон Кихот возвращается»
В 2007 году в Москве у стен посольства Великобритании была открыта скульптурная композиция «Шерлок Холмс и доктор Ватсон», прототипом которой послужили Василий Ливанов и Виталий Соломин. Поводом стало 120-летие выхода в свет повести Артура Конан Дойля «Этюд в багровых тонах»
Василий Ливанов был награжден орденом Британской империи за исполнение роли Шерлока Холмса. Свое награждение орденом Британской империи актер комментировал так: «Я воспринимаю это награждение прежде всего как признание нашей русской национальной актерской школы»
Помимо актерской работы в кино Василий Ливанов много времени посвятил озвучиванию мультипликационных персонажей. Его голосом говорят Карлсон, крокодил Гена, удав из мультфильма «38 попугаев», Громозека из «Тайны третьей планеты». Всего голосом актера говорят на экране около 300 мультипликационных персонажей
Актер Василий Ливанов с дочерьми актера Виталия Соломина Анастасией (слева) и Елизаветой на вечере, посвященном 70-летию со дня рождения рождения Соломина, 2011 год
Заслуженный артист РСФСР Василий Ливанов, Боря Ливанов, Настя Соломина, заслуженный артист РСФСР Виталий Соломин, актриса Мария Соломина и Елена Ливанова (справа налево) во время чаепития, 1982 год