Ծնվել է Արևմտյան Հայաստանի Վան քաղաքում: Եղել է դերասանուհի Արուս Ասրյանի ամուսինը: 1915թ. գաղթել է Երևան: 1924թ. ավարտել է Երևանի գեղարվեստաարդյունաբերական տեխնիկումը: 1924-26թթ մասնագիտական կրթությունն ստացել է Մոսկվայի Հայկական դրամատիկական ստուդիայում` Ռուբեն Սիմոնովի արվեստանոցում: Դասեր է առել նաև Կ.Ստանիսլավսկու, Նեմիրովիչ-Դանչենկոյի, Ե.Վախթանգովի բեմադրություններից: 1927թ. ավարտել է նաև Պրոլետկուլտի ռեժիսորական դասընթացները Մոսկվայում: Բեմական պրոֆեսիոնալ գործունեությունն սկսել է 1927թ., կազմակերպել ու ղեկավարել է Թբիլիսիի հայկական դրամատիկական ստուդիան (առաջին ինքնուրույն բեմադրությունն է` Դ.Դեմիրճյանի «Հաղթական սիրո երգը», 1927թ.): 1928թ. եղել է Հայաստանի Երկրորդ պետթատրոնի (այժմ` Գյումրիի Վ.Աճեմյանի անվան դրամատիկական թատրոն) կազմակերպիչներից մեկը, որտեղ մինչև 1933թ. հանդես է եկել նաև որպես դերասան, 1931-40թթ և 1943-47թթ` գեղարվեստական ղեկավար: 1938թ-ից աշխատել է Երևանի Գ.Սունդուկյանի անվան ազգային ակադեմիական թատրոնում իբրև ռեժիսոր, 1953թ-ից` գլխավոր ռեժիսոր: Այստեղ նրա արվեստը հարստացել է նոր գծերով, խորացել է նրա բեմադրությունների գաղափարական բովանդակությունը: Շատ գործեր էտապային նշանակություն են ունեցել խորհրդահայ թատրոնի պատմության մեջ: Նրա լավագույն բեմադրություններից են` Ա.Շիրվանզադեի «Պատվի համար» (1939թ.), «Նամուս» (1955թ.), «Քաոս» (1959թ.), Դ.Դեմիրճյանի «Երկիր հայրենի» (1940թ.), Կոռնեյչուկի «Ռազմաճակատ» (1942թ.), Վ.Փափազյանի «Ժայռը» (1944թ.), Հ.Պարոնյանի «Պաղտասար աղբար» (1954թ.), Գ.Սունդուկյանի «Էլի մեկ զոհ» (1955թ.), Վ.Սարոյանի «Իմ սիրտը լեռներում է» (1961թ.), Ա.Չեխովի «Բալենու այգի», Գ.Բորյանի «Նույն հարկի տակ», Ե.Չարենցի «Դեպի ապագան», Ն.Պագոդինի «Երրորդ պաթետիկականը», Վ.Շեքսպիրի «Ռոմեո և Ջուլետ», Բ.Լավրերյովի «Բեկում», Ն.Զարյանի «Արտավազդ և Կլեոպատրա», Եվրիպիդեսի «Իֆիգենիան ավլիսում», Զ.Դարյանի «Հանրապետության նախագահը», Մ.Գորկու «Հատակում» և այլն: Առաջ է մղել «առանձին գործող անձանց անմեղության և սոցիալական միջավայրի մեղավորության» թեման, որը նրան թույլ է տվել բազմակողմանիորեն բացահայտել կերպարների բնավորությունները: Բազմաթիվ գործեր է բեմադրել նաև երաժշտական թատրոններում` Ա.Այվազյանի «Թափառնիկոս» (1937թ.), Հ.Ստեփանյանի «Հերոսուհի» (1950թ.), Տ.Չուխաճյանի «Լեբլեբիջի» (1951թ.), Ա.Տիգրանյանի «Դավիթ Բեկ» (1956թ.), «Անուշ» (1969թ.), Ա.Սպենդիարյանի «Ալմաստ» (1971թ.) և այլ օպերաներ` Ա.Սպենդիարյանի անվան օպերայի և բալետի թատրոնում, Ա.Շիրվանզադեի «Մորգանի խնամին» (1948թ.), Ի.Դունաևսկու «Ազատաշունչ հողմը» (1950թ.) և այլ երաժշտական կատակերգություններ ու օպերետներ` Երևանի Հ.Պարոնյանի անվան երաժշտական կոմեդիայի պետական թատրոնում, որտեղ 1947-50թթ աշխատել է որպես գլխավոր ռեժիսոր: 1944թ-ից դասավանդել է Երևանի գեղարվեստաթատերական ինստիտուտում (1964թ-ից` պրոֆեսոր): Իր ռեժիսորական գործունեության ընթացքում եղել է խորհրդային դրամատուրգիայի, հատկապես ժամանակակից հայ հեղինակների ստեղծագործությունների ամենաակտիվ բեմականացնողներից մեկը` հավաստելով ու զարգացնելով ազգային թատերական դպրոցի ոճական և գեղագիտական ավանյյույթները սոցիալիստական ռեալիզմի դիրքերից: Ճանաչված է եղել նաև իբրև նկարիչ (1968թ. լույս է տեսել «Ժպիտներ, ընկերական շարժերի ալբոմ»-ը): «Հերոսուհի» օպերայի բեմադրության համար 1951թ. արժանացել է ԽՍՀՄ Պետական մրցանակի, իսկ 1970թ. «Աշխարհն, այո, շուռ է եկել» դրամայի և «Անուշ» օպերայի բեմադրությունների համար` ՀՀ Պետական մրցանակի: Եղել է Խորհրդային Հայաստանի 4-6-րդ և 8-րդ գումարումների Գերագույն խորհրդի պատգամավոր: Պարգևատրվել է մի շարք շքանշաններով, պետական պարգևներով: 1945թ. արժանացել է Հայաստանի, 1965թ.` ԽՍՀՄ ժողովրդական արտիստի կոչման: Մահացել է Երևանում, թաղված է Կոմիտասի անվան զբոսայգու պանթեոնում: Վարդան Աճեմյանի անունով են կոչվել Գյումրիի դրամատիկական թատրոնը և Լոս Անջելեսի հայկական թատրոններից մեկը: