Художник родился в семье крепостных крестьян села Ивашково Костромской губернии. В десятилетнем возрасте мальчика привезли в Петербург и отдали на обучение в иконописную мастерскую М. С. Пешехонова. В 1847–1851 годах Васильев состоял учеником-вольнослушателем Императорской академии художеств, после окончания которой получил звание неклассного художника по исторической и портретной живописи. В 1858 году за икону «Божия Матерь с предвечным Младенцем» он был удостоен звания академика «по живописи в византийском стиле». Васильев работал над стенными росписями и иконами для храмов Москвы и Санкт-Петербурга, исполнял заказы православных церквей в Польше, Италии и Франции.
