Василий Мишин родился 18 января 1917 года в Павлово-Посадском районе Московской области. После школы в 1932 году он поступил в училище при Центральном аэрогидродинамическом институте ЦАГИ и, получив профессию слесаря, там же и остался работать. В 1935 году Мишин поступил в Московский авиационный институт (МАИ). Дипломный проект он разрабатывал в ОКБ-293 авиаконструктора-новатора Болховитинова, где также остался трудиться после учебы.
Когда в 1944 году на фронте появились немецкие реактивные истребители, по приказу Сталина на базе ОКБ был создан НИИ ракетной авиации.
Одним из первых его проектов стал разработанный Мишиным проект высотной исследовательской ракеты.
К концу войны стало очевидно, что в технологиях создания жидкостных ракет немцы сильно опередили СССР. Мишина и других сотрудников НИИ командировали в Германию — изучать немецкие секреты проектировки ракет на примере немецкой баллистической управляемой ракеты ФАУ-2. Именно Мишину удалось раздобыть значительную часть ее технической документации.
В Германии Мишин познакомился с Сергеем Королевым, с которым вместе работал над ФАУ-2. Они стали друзьями и дальше шли плечом к плечу: когда Королев в 1946 году был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия, Мишин стал его бессменным заместителем.
Он провел на этом посту 20 лет, до самой смерти Королева, а затем занял его место.
Еще при жизни Королева Мишин принимал активное участие в исследованиях и разработках баллистических ракет, начиная с самой первой советской ракеты Р-1. За работу над ракетой Р-5 с дальностью полета более тысячи километров он был удостоен звания Героя Социалистического Труда. При его участии была создана межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, послужившая впоследствии основой для создания ракеты-носителя для первого искусственного спутника Земли; носители «Молния» и «Восход», позволившие осуществить полеты автоматов к Марсу и Венере и провести пилотируемые космические полеты с несколькими космонавтами на борту корабля; усовершенствован ракетно-космический комплекс «Союз». Участвовал он и в запуске межпланетных станций «Луна-1-3», выведении на орбиту первого спутника связи «Молния-1», облете Луны и возвращении на Землю пилотируемого корабля «Зонд». Как и Королев, он стоял у истоков отечественной космонавтики.
Мишина занимали и вопросы применения и хранения криогенных экологически чистых компонентов топлива. Он руководил разработкой технологии транспортировки, хранения и использования переохлажденного жидкого кислорода в баллистических ракетах. Технология была внедрена при создании ракеты Р-9.
Оказавшись в 1966 году во главе ОКБ-1, Мишин делал все возможное, чтобы довести до конца замыслы своего предшественника — и разработку ракеты Н-1, и создание лунных кораблей.
Высадка первого советского космонавта была намечена на третий квартал 1968 года, так что времени оставалось немного. Работники ОКБ все чаще высказывались о том, что сроки нереальны, что объем необходимых работ превышает производственные мощности отрасли в несколько раз.
Первые летные испытания ракеты с лунным и посадочным кораблями прошли 21 февраля 1969 года. Казалось, все шло хорошо, но на 70-й секунде произошел пожар, затем — взрыв. «Для первого пуска нормально», — успокаивал коллег Мишин.
Следующий пуск был назначен на 3 июля 1970 года. Как только ракета поднялась на 100 м, взорвался один из двигателей, остальные отключились, и носитель рухнул, разворотив стартовый комплекс. Спустя еще год, 27 июля 1971-го, после запуска началось вращение ракеты вдоль продольной оси. Когда угол поворота достиг 10 градусов, автоматика отключила двигатели.
Четвертый запуск состоялся 23 ноября 1972 года. За десять секунд до выключения первой ступени начались продольные колебания с все возраставшей амплитудой. За этим последовал взрыв.
«Я вообще считаю, что это преждевременно было — на Луну высаживаться, — рассказывал он в интервью уже в конце 1990-х. — Потому что жить надо на Земле. И космос использовать для Земли...
В те времена нужно было направить основные усилия на космическую связь, навигацию, предсказание погоды, разведку полезных ископаемых... Много чего можно сделать из космоса для Земли. Да и сейчас — сколько токсичных отходов скопилось, да вон те же лесные пожары из космоса можно отслеживать. И в то время, и сейчас, я считаю, ни на Луну, ни на Марс космонавтам лететь ни к чему. Нужно строить космические автоматы».
Мишину и его коллегам удалось разобраться во всех недочетах, которые приводили к неудачам, и они возлагали надежды на пятый пуск, который должен был состояться в августе 1974 года. Однако лунный проект решено было закрыть: американцы уже высадились на Луну, и продолжение программы советское руководство посчитало бессмысленным.
Работники ОКБ-1 были крайне расстроены и подавлены. Обидно было и за дело, которому многие отдали годы жизни, и за самих людей, так и не увидевших результатов своих многолетних трудов. Будучи не в силах смириться с происходящим, в 1974 году Мишин написал Брежневу письмо об отставании СССР в космосе, о причинах застоя и путях выхода из него.
Брежнев инициативу не оценил. Мишин был лишен должности главного конструктора, у него даже отобрали пропуск в ОКБ.
После всех этих событий Мишин занял пост заведующего кафедрой проектирования и конструкции летательных аппаратов в МАИ. Он участвовал в ее создании еще в 1959 году, но возглавлял кафедру по совместительству. К работе Мишин привлек ведущих сотрудников ОКБ-1, в том числе двух заместителей Королева. Занятия велись в режиме секретности: перед занятиями студентам раздавали тетради, где они писали лекции, а потом собирали их и относили в первый отдел, осуществлявший контроль за секретным делопроизводством. В то время имя Мишина, как и Королева, было засекречено — в институте он числился как профессор М. Васильев.
«Во время лекций вопросы задавать было не принято, зато после занятия Василий Павлович с удовольствием отвечал на наши реплики, — вспоминает заведующий кафедрой 601, бывший студент Мишина, член-корреспондент РАН Олег Алифанов. — Он производил впечатление человека очень доступного, простого и открытого, несмотря на свою высокую должность. Ведь он был заместителем самого Королева! Но в нем не было ни грамма зазнайства. А нам даже в голову не приходило, какой подвиг совершает этот человек. При своей колоссальной нагрузке на предприятии, он вырывался к нам на занятия каждую субботу, чтобы прочитать курс «Проектирование баллистических ракет и ракет-носителей космических аппаратов». И так в течение целого года!»
В институте Мишин способствовал созданию студенческого космического конструкторского бюро, а также развивал направление разработки концепции многоразовых ракет-носителей со спасением первых ступеней и доставкой их на базу самолетным типом. Кроме того, активно развивалась теория и методология баллистики и проектирования ракет и космических аппаратов.
По мнению Мишина, авиацию и ракетную технику нужно было породнить.
И у него лично, и на кафедре были наработки в области использования реактивных органов управления для самолетов с вертикальными взлетом-посадкой.
На протяжении жизни Мишин вел дневники, где писал о своем отношении к создаваемой технике, о встречах с работниками космической кооперации и их подходах к различным техническим решениям, о поиске причин катастроф и аварий в космосе. В 1990-х, когда стране было уже не до космонавтики, он передал их американскому исследователю советской космонавтики Чарльзу Вику. В конце концов записи оказались в распоряжении фонда Перо, созданного американским мультимиллионером и коллекционером Россом Перо. Как он тогда сказал,
он купил часть российской истории, чтобы сохранить ее для потомков, и готов вернуть в Россию, когда там будут для этого подходящие условия.
Обещание было выполнено в 2001 году — в год смерти Мишина. Позже дневник был расшифрованы и в 2013 году вышел в трех томах под названием «Записки ракетчика».
Василий Мишин скончался 10 октября 2001 года в возрасте 84 лет. Он отдавал себя работе практически до последних дней — за год до смерти единолично подготовил многостраничный научно-технический отчет с математическими выкладками, графиками и рисунками компоновочных схем, обосновывающий новаторское направление развития гражданской авиации с самолетами вертикального взлета и посадки.