В боях за родной город Сталинград В.С. Ефремов совершил 198 боевых вылетов, уничтожил 5 железнодорожных эшелонов, 15 автомашин с военными грузами, 11 самолетов и много другой боевой техники. В период Сталинградского сражения ему приходилось подниматься в воздух и вести бой по несколько раз в день.
К февралю 1943 года командир эскадрильи 10-го гвардейского бомбардировочного авиаполка (270-я бомбардировочная авиадивизия, 8-я воздушная армия, Южный фронт) гвардии капитан В.С. Ефремов совершил 293 боевых вылета на бомбардировку скоплений живой силы и боевой техники противника.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 мая 1943 года за образцовое выполнение боевых заданий по бомбардировке и разведке противника и проявленные при этом героизм и отвагу гвардии капитану Ефремову Василию Сергеевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 733).
Экипаж самолёта под командованием В.С. Ефремова уничтожил 32 самолёта противника на аэродромах и 4 в воздушном бою.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 августа 1943 года за 340 успешных боевых вылетов гвардии капитану Ефремову Василию Сергеевичу присвоено звание Дважды Героя Советского Союза с вручением второй медали «Золотая Звезда» (№ 8/2).
В 1949 году, окончив Военно-воздушную академию, подполковник В.С. Ефремов служил заместителем командира авиаполка, затем — инструктором в авиационном училище, лётчиком-испытателем. Овладел полётами на многих типах самолётов в различных метеорологических условиях. С 1960 года полковник Ефремов В.С. — в запасе, а затем — в отставке.
Прославленному воздушному бойцу была доверена высокая честь — нести факел с Вечным огнем на Мамаев курган во время торжественного открытия памятника-ансамбля героям Сталинградской битвы. Решением Волгоградского городского Совета народных депутатов от 7 мая 1980 года за особые заслуги, проявленные в обороне города и разгроме немецко-фашистских войск в Сталинградской битве Василию Сергеевичу Ефремову присвоено звание «Почетный гражданин города-героя Волгограда».
Заслуженный ветеран жил в столице Украины — городе-герое Киеве, где и скончался 19 августа 1990 года. Согласно завещанию похоронен в Волгограде на Мамаевом кургане.
Награждён 2 орденами Ленина, орденом Красного Знамени, 2 орденами Отечественной войны 1-й степени, 2 орденами Красной Звезды и медалями.
Бронзовый бюст дважды Героя Советского Союза В.С. Ефремова установлен в городе-герое Волгограде, — в сквере по проспекту В.И. Ленина.