На службу при дворе он попал в период правления царя Алексея Михайловича. Василий исполнял обязанности стольника, чашника и возницы. Воспитание, ум и многие таланты заметно отличали Голицына от других и позволили сравнительно быстро сделать карьеру при дворе, особенно в период правления царя Федора Алексеевича, когда вокруг него сплотились представители нового поколения знати. Голицын стал первым, кто получил чин боярина при новом царе. Первое ответственное поручение Голицына как государственного деятеля было связано с внешнеполитическими проблемами. Весной 1676 года он, облеченный особым доверием царя Федора Алексеевича, был направлен в Путивль для разрешения запутанных вопросов на Правобережной Украине. Миссия Голицына была успешной и, что немаловажно, бескровной.
Стычки с крымскими татарами на южных границах государства начались с 1673 года и в 1677 году переросли в русско-турецкую войну. Турки подошли к Чигирину – гетманской столице. На помощь городу был направлен полк боярина Ромодановского, а Голицын вышел на соединение с ним со своим полком из Путивля, не имея на то царского указа. По пути к Чигирину он получил указ с предписанием вернуться обратно. Почти год Ромодановский успешно оборонял Чигирин в одиночку, но в 1678 году город пал. Оставшиеся защитники отошли к Киеву, а их воевода был отправлен в отставку. Перестановка среди воевод позволила Голицыну занять место боярина князя М.А. Черкасского, который стал воеводой Большого полка. Василий Васильевич возглавил левый фланг обороны, и его полк теперь располагался в Севске.
После заключения мира с турками в 1681 году Голицын был отозван в Москву. За время Чигиринских походов он не только выполнял особые поручения царя, но и приобрел военный опыт и полезные связи, которые в дальнейшем помогли ему достичь высоких мест в карьере политического деятеля. На следующем этапе своей карьеры Голицын возглавляет Владимирский судный приказ. Он принимает самое активное участие во внутренних преобразованиях, основными направлениями которых были правый суд, справедливое налогообложение и регулярная армия. Эта деятельность Голицына проходила при полном ободрении и поддержки царя Федора, который выдвигает Голицына на первое место в боярском списке. В результате проведенных реформ основой русской армии стали «полки нового строя» и стрелецкие полки, подчиненные единому руководству, а управление ими сосредоточилось в трех приказах – Разрядном, Рейтарском и Иноземном.
В налогообложении мелкие сборы были заменены единой податью, что позволило упорядочить получение средств на содержание армии и государственного аппарата. О широте взглядов Голицына и о его понимании государственных интересов говорит тот факт, что Василий Васильевич, будучи представителем знатнейшей фамилии, поддержал борьбу с местничеством, которое вскоре было отменено. По указу царя 14 ноября 1681 года Голицын возглавил комиссию, которой было поручено «ведать ратныя дела для лучшаго своих государевых ратей устроения и управления». По результатам работы комиссии сотенная организация дворянского ополчения была заменена строгой ротной системой. По новым чинам были расписаны представители всех родов, что привело к противоречиям со старым обычаем местничества. От имени членов комиссии Василий Васильевич обратился к царю с челобитием об отмене местничества, что и было сделано решением Земского собора 12 января 1682 года. Оно гласило: «Да погибнет во огни оное Богом ненавистное, враждотворное, братоненавистное и любовью отгоняющее местничество и впредь да не вспомянется вовеки!» Среди подписавших «Соборное деяние» подпись Голицына была первой.
Пик славы Голицына как государственного деятеля приходится на время правления царевны Софьи, фаворитом которой он стал еще до того, как она получила власть.
15 мая 1682 года в Москве началось восстание стрельцов, сыгравшее важную роль в судьбе Голицына. Недовольство стрельцов использовали Милославские, направив их против своих политических противников Нарышкиных. Голицын стал свидетелем стрелецкой расправы над сторонниками Нарышкиных, в том числе над мужем своей родной сестры князем Долгоруким. В результате бунта на троне оказались два царя – Иван и Петр, бывшие оба сыновьями царя Алексея Михайловича от разных браков. Правительницей за малолетних государей была объявлена царевна Софья. При ней было сразу создано новое правительство, во главе которого стал Василий Васильевич Голицын. Осенью того же 1682 года он был пожалован в дворовые воеводы и возглавил дворянское войско, собранное под Троице-Сергиевым монастырем для подавления стрелецкого восстания. Бунт вскоре удалось подавить. Как глава правительства Голицын сосредоточил в своих руках все учреждения, ведавшие вопросами внешней политики и армией. Он получил пышный титул «царственныя большия печати и государственных великих посольских дел сберегатель, ближний боярин и наместник новгородский». Особых успехов он добился во внешнеполитической деятельности. Он буквально очаровывал иностранцев, называвших Голицына самым умным и воспитанным человеком, который когда-либо нарождался на Руси. Свободно изъясняясь на иностранных языках, Василий Васильевич весьма дружески обращался с приезжими из Европы. До него никто из государственных деятелей высшего ранга не позволял себе проводить неофициальные домашние встречи с дипломатами, так сказать «тет-а-тет». Голицын был любезным и внимательным хозяином, умевшим не только уважительно выслушать гостя, но и поддержать беседу. В то же время он всегда заботился о государственных интересах и требовал уважения и полного соблюдения протокола на официальных церемониях, отмечая мельчайшие ошибки противоположной стороны. Наибольшим успехом Голицына в области внешней политики стало заключение в 1686 году «Вечного мира» с Речью Посполитой. По нему Россия получала Киев и подтверждались условия Андрусовского перемирия – переход к России Левобережной Украины, Смоленска и Северской земли. Россия обязывалась разорвать мирные отношения с Турцией и Крымским ханством и войти в Священную лигу (Австрия, Речь Посполитая и Венеция) для борьбы с крымцами. Другим большим успехом Голицына стало заключение в 1689 году Нерчинского договора с Китаем.