Свой первый боевой день на Восточном фронте Чуйков провел 25 июля 1942 года, с тех пор эти дни пошли без перерыва и продолжались до самого конца войны. Уже в первые дни Василий Чуйков делает ряд выводов, которые были необходимы для повышения устойчивости обороны войск. Он отметил слабые стороны немецкой армии. В частности, то, что налеты немецкой артиллерии разрознены и ведутся большей частью по переднему краю, а не по глубине обороны, в ходе боя отсутствует маневр огнем, нет четкой организации огненного вала. Также он отмечает, что немецкие танки не ходят в атаку без пехоты и поддержки с воздуха. У пехотных частей немцев он отметил стремление к подавлению обороны с помощью автоматического оружия. Также он подметил тот факт, что наиболее четко у немцев была налажена работа военной авиации.

Командующий 62-й армии генерал-лейтенант В. И. Чуйков (слева) и член Военного совета генерал К. А. Гуров (в центре) осматривают винтовку снайпера Василия Зайцева.

Однако управлять войсками так, чтобы не подставлять противнику свои слабые места в то время было почти невозможно. Так как подвижность немецкой и советской пехотных дивизии были просто несопоставимы. Помимо этого, все подразделения немецкой армии до пехотной роты включительно, а также батареи и танка были обеспечены радиосвязью. В то же время Василию Чуйкову приходилось во время подготовки боевых операций лично вылетать на самолете У-2 для проверки положения частей. Так во время вылета 23 июля 1942 года жизненный путь Чуйкова чуть не оборвался раньше времени. В районе населенного пункта Суровикино У-2 был атакован немецким самолетом. На У-2 не было установлено никакого вооружения и летчику пришлось приложить все свое умение, для того чтобы уклонится от вражеских атак. В конце концов, маневры подошли к концу у самой земли, где У-2 просто столкнулся с землей и развалился. По счастливой случайности и пилот, и Чуйков отделались лишь ушибами, а немецкий летчик, скорее всего, решил, что дело сделано и улетел.

К 12 сентября 1942 года ситуация на фронте 62-й и 64-й советских армий стала критической. Отступая под натиском превосходящего противника, части отошли на рубежи в 2-10 км. от окраин Сталинграда. В это же время в районе поселка Купоросное немцы вышли к Волге, отрезав части 62-й армии от основных сил фронта. Командующий фронтом поставил частям задачу оборонять заводские районы и центральную часть Сталинграда. В этот же день Василий Чуйков становится командиром 62-й армии, получая задачу отстоять город любой ценой. Назначая его на эту должность, командование фронта отмечало такие качества генерал-лейтенанта В. И. Чуйкова как твердость, смелость, решительность, высокое чувство ответственности, оперативный кругозор и т.д.

В самые критические дни Сталинградской эпопеи войска Чуйкова не только смогли выстоять в непрерывных боях, но и приняли довольно активное участие в разгроме окруженной группировки немецких войск на завершающем этапе сражения. За оборону Сталинграда Василий Чуйков был представлен к званию Героя Советского Союза, однако в самый последний момент представление было изменено, генерал получил орден Суворова I степени. За успешные боевые действия по разгрому противника в апреле 1943 года 62-я армия была переименована в 8-ю гвардейскую.

С апреля 1943 года по май 1945 года Василий Чуйков командовал 8-й гвардейской армией, которая достаточно успешно действовала в Изюм-Барвенковской и Донбасской операциях, а также в битве за Днепр, Березнеговато-Снегиревской, Никопольско-Криворожской, Одесской, Белорусской, Варшавско-Познанской операциях и штурме Берлина. Командующий фронтом Малиновский так характеризовал генерал-полковника Чуйкова в характеристике от мая 1944 года: «Руководство войсками осуществляет грамотно, умело. Оперативно-тактическая подготовка хорошая, Чуйков умеет сплотить вокруг себя подчиненных и мобилизовать их на выполнение поставленных боевых задач. Лично смелый, решительный, энергичный и требовательных генерал, который может организовать современный прорыв обороны противника и развить прорыв до оперативного успеха.

В марте 1944 года Василию Чуйкову было присвоено первое звание Героя Советского Союза. Данную награду генерал получил за освобождение Украины. С ликвидацией группировки немецких войск в Крыму войска южных фронтов были выведены в резерв ставки верховного командования, а 8-я гвардейская армия была передана в состав 1-го Белорусского фронта. Во время проведения Висло-Одерской операции боевые части данной армии приняли участие в прорыве глубоко эшелонированной обороны немцев, освободили концентрационный лагерь Майданек под Люблином, освободили города Познань и Лодзь, захватили плацдарм на западном берегу Одера.

Второе звание Героя Советского Союза генерал получил уже в апреле 1945 года за успешный штурм и взятие Познани. В Берлинской операции, войска 8-й гвардейской армии действовали на главном направлении 1-го Белорусского фронта. Гвардейцы Чуйкова смогли прорвать оборону немцев на Зееловских высотах и успешно вели боевые действия в самом Берлине. Помогал им в этот и опыт боев, полученный в Сталинграде в 1942 году. Во время берлинской наступательной операции Василия Чуйкова называли: «Генерал-штурм».

После окончания войны с 1945 года Чуйков был заместителем, с 1946 года – первым заместителем, а с 1949 года – Главнокомандующим группы советских войск на территории Германии. В 1948 году ему было присвоено звание генерала армии. С мая 1953 года был командующим войсками Киевского особого военного округа. Постановлением Совета Министров СССР от 11 марта 1955 года Василию Чуйкову было присвоено звание Маршала Советского Союза. С 1960 года Чуйков стал главнокомандующим сухопутными войсками – заместителем министра обороны СССР. Заместителем министра обороны он был до 1972 года одновременно с этим являясь также начальником Гражданской обороны СССР. С 1972 года – генеральный инспектор Группы генеральных инспекторов Минобороны СССР. Должность инспектора была последней его военной должностью.

В Москве в доме, в котором когда-то жил Чуйков была установлен мемориальная доска, именем маршала в России и других странах мира названы улицы городов. Ему установлены памятники, в частности в октябре 2010 года бюст ему был установлен в Запорожье.