Член Російської академії з 1784 року.
Василь Баженов, син дяка однією з придворних кремлівських церков Івана Федоровича Баженова (1711-після 1773), свій природний талант до мистецтва виявив ще в дитинстві, коли змальовував всякого роду будівлі у древній столиці. Ця пристрасть до малювання звернула на Баженова увагу архітектора Д. В. Ухтомського, що прийняв його в свою школу.
Зі школи Ухтомського Баженов - за клопотанням І. І. Шувалова - перейшов до Академії мистецтв; там його свій творчий хист до архітектури розкрилися в такій мірі, що викладач архітектури С. І. Чевакинский зробив талановитого молодої людини своїм помічником при будівництві Нікольського морського собору.
Поступово в учні до професора Шарлю Девайі, Баженов зайнявся виготовленням моделей архітектурних частин з дерева та пробки і виконав кілька моделей знаменитих будівель. У Парижі він зробив, дотримуючись сувору пропорційність частин, модель луврської галереї, а в Римі - модель собору Св. Петра, навчався гравірування.
Слідом за Ж.-Ж.. Суффло, К. Н. Леду і іншими майстрами французького класицизму того часу Баженов засвоїв «смак до грандіозних масштабів проектованих споруд, чиї композиція, план і декор містили складну, часто масонську символіку» і не завжди були здійсненні в реальності.
Після повернення в Росію, живучи в Москві, Баженов брав участь у виданні праці Вітрувія (переклад Ф. В. Каржавіна).
Баженов був одним з кращих практиків-будівельників свого часу, відрізняючись як мистецтвом планування, так і витонченістю форми проектованих будівель (що в повній мірі проявив після повернення на батьківщину). Був одним з провідників т. Н. французького смаку (стилю) в російській архітектурі, яскравим пам'ятником якого є Пашков будинок. Свою майстерність виявив в академічній програмі на ступінь професора комплексу розважальних споруд для Катерини; однак очікуваної посади Баженов не отримав і взяв звільнення від академічної служби, після чого князь Г. Г. Орлов визначив його в своє Артилерійське відомство головним архітектором з чином капітана.
На цій посаді Баженов імовірно побудував в Москві будинок Пашкова, а в околицях столиці - палацовий комплекс в Царицині.
У Московському Кремлі, замість стін, службовців огорожею святинь і палаців, Баженов проектував суцільний ряд будівель, яким була зроблена урочиста закладка. «Форум великої імперії» на Боровицькому пагорбі проектувався як грандіозний громадський центр, до якого повинні були сходитися всі вулиці Москви. Історичний контекст при цьому практично не враховувався: багато допетровські будівлі Кремля передбачалося знести, заодно закривши з боку річки огляд храмів Соборній площі. що неминуче спотворило б історичний вигляд твердині. Кремлівські стіни вже почали було розбирати (знісши частину зверненого до Москви-ріки ділянки стіни з шістьма вежами), але з волі імператриці спорудження було відкладено і потім залишено зовсім; знесений частина стін Кремля пізніше була відновлена М. Ф. Козаковим.
Така ж доля спіткала Царицинський ансамбль Баженова, який представляв собою новаторський сплав елементів наришкинського бароко кінця XVII ст. і західноєвропейського готичного декору. Вперше Баженов випробував це поєднання в 1775 р працюючи разом з М. Ф. Козаковим над тимчасовими розважальними павільйонами Ходинському поля, де святкувалося закінчення Кючук-Кайнарджийського миру з турками. Катерина влітку 1785 р приїхала на три дні до першопрестольної, відвідала роботи зі спорудження палаців в Царицині (власного і великокнязівського) і, обурившись їх рівними розмірами, повеліла знести обидва; архітектор від здійснення проекту було усунуто.
В цей же час в Москві Баженов робить спробу організувати «партикулярну» (приватну) академію і набрати учнів. Мабуть, затія не вдалася, так як, за словами Баженова, «перешкоди до мого наміру вельми є багато».
До сих пір Баженову приписується втрачений пам'ятник Санкт-Петербурга, Старий Арсенал на Ливарній вулиці (в XIX ст. Його займав Окружний суд, спалений в 1917 р розібраний в кінці 1920-х років); але, найімовірніше, до нього зодчий не має ніякого відношення. Будівництво будинку почалося під керівництвом архітектора Артилерійського відомства В. Т. фон Дідеріхштейна навесні 1766 року і велося архітектором Інженерного корпусу К. І. Шпекле.
Залишившись без жодних засобів до існування, Баженов відкрив мистецький заклад і зайнявся приватними будівлями. Зміну в його службовій кар'єрі і немилість Катерини пояснюють його складним самолюбивим вдачею, а також зв'язком з гуртком Н. І. Новікова, який доручив йому доповісти спадкоємцю Павлу I про вибір останнього московськими масонами в верховні майстра. У цих стосунках з цесаревичем Катерина підозрювала наявність політичних цілей, і гнів її на Баженова обрушився раніше, ніж на інших; але далі виключення зі служби справа не пішла, а в 1792 році він був прийнятий знову на службу по адміралтейства-колегії і переніс свою діяльність до Петербурга.
Після свого вступу на престол Павло I, взагалі наближається до себе всіх гнаних його матір'ю, призначив Баженова віце-президентом Академії мистецтв і доручив йому приготувати збори креслень російських будівель для історичного дослідження вітчизняної архітектури, а також надати пояснення з питання: що варто було б зробити, щоб повідомити належний хід розвитку талантів російських художників в Академії мистецтв. Баженов з запалом взявся виконувати милостиві доручення монарха, виявивши себе покровителем вітчизняного мистецтва; багато б, без сумніву, він міг зробити, якби смерть зовсім несподівано не поклали край його життя.
Баженов був похований в Санкт-Петербурзі, але пізніше, в 1800 році, його останки були перевезені в маєток Баженова в селі Глазове (нині Тульська область).