Василий Иванович Трудолюбов родился в д.Сидоренки Руднянского района. Семья жила не богато, и Василий, окончив начальную школу, стал помогать родителям по хозяйству. С 1924 года, когда умер отец, остался в доме старшим. Работать приходилось много. В октябре 1929 года Трудолюбова призвали в Красную Армию. Он много и настойчиво учился. Успешно закончил Московскую пехотную школу, вечернюю среднюю школу, Военную академию имени М. В. Фрунзе.  

В боях Великой Отечественной войны капитан Трудолюбов с рассвета 22 июня 1941 года. Воевал с полком на Юго-Западном фронте, при этом бойцы воевали как обычные пехотинцы. В сентябре 1941 года вместе с 37-й армией попал в окружение, в бою был ранен. В немецком тылу офицер собрал группу красноармейцев, из которых создал партизанскую группу, стал её командиром и начал рейд по немецким тылам на соединение с советскими войсками. В феврале 1942 года перешёл линию фронта. К тому времени уже числился пропавшим без вести.

В апреле 1942 был назначен заместителем командира 87-го ж/д полка 31-й дивизии войск НКВД (Вологда). С ноября 1942 года — командир отдельного учебного батальона 140-й стрелковой Сибирской дивизии (Новосибирск). В начале февраля 1943 года армия прибыла на фронт, была передана в состав Красной армии и получила наименование 70-я армия. Трудолюбов был назначен исполнять должность заместителя командира 96-го Читинского стрелкового полка этой дивизии.

Будучи на различных командных должностях, участвовал в Севской наступательной операции Центрального фронта, в Курской битве, Полесской наступательной операции, Белорусской наступательной операции. Отличился в боях на Сероцком плацдарме. За отличное выполнение заданий командира дивизии в этих боях и личную храбрость полковник В.И. Трудолюбов награждён орденом Красного Знамени. 24 декабря 1944 г. полковник В. И. Трудолюбов принял командование 136-й стрелковой дивизией 70-й армии, с которой прошёл до конца войны. Дивизия под его командованием участвовала в Восточно-Прусской и Восточно-Померанской наступательных операциях.

Полковник В.И. Трудолюбов проявил выдающееся мужество и мастерство командира в ходе Берлинской стратегической наступательной операции. 20 апреля 1945 года дивизия полковника Трудолюбова под ураганным огнём противника форсировала Восточный и Западный Одер в районе н.п. Шенинген. Передовые батальоны захватили плацдарм, закрепились на нём и отбили несколько контратак врага. Трудолюбов сам вёл части дивизии в атаку, при этом грамотно выбрал направление главного удара, что позволило быстро навести мосты и начать переправу на плацдарм через Одер наших танков и артиллерии. А дивизия Трудолюбова уже приступила к расширению плацдарма, взяв штурмом в ночном бою несколько важных опорных пунктов. Вскоре с захваченного плацдарма началось решающее наступление советских войск по Северной Германии.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 мая 1945 года за образцовое выполнение заданий командования в боях с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство полковнику Трудолюбову Василию Ивановичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда». За время войны Трудолюбов был 12 раз упомянут в благодарственных в приказах Верховного Главнокомандующего.

После Победы продолжил службу в армии. В 1948 году окончил Высшую военную академию имени К. Е. Ворошилова. В апреле 1948 года был назначен начальником штаба 1-го стрелкового корпуса в Туркестанском военном округе. Погиб 6 октября 1948 года во время землетрясения в Ашхабаде.