Родился 3 (15) февраля 1884 г. в хуторе Недвиговка (Область Войска Донского) в семье железнодорожного будочника. Революционер, большевик с 1901 г., популярный писатель — беллетрист.
В иерархии руководства ДКР Васильченко был вторым после Артема, фактическим «президентом» в «парламентской республике».
У Васильченко было трудное, нищее детство. Очень рано потеряв отца, он вынужден был еще до поступления в школу работать в детских артелях, чистить котлы, плавать юнгой на казачьем паруснике. В 1900 г. устроился в кузнечный цех Владикавказской железной дороги и с этих пор — в революционном движении.
Первый раз арестован в 18–летнем возрасте. В начале 1903 г. Васильченко создал и возглавил рабочий кружок «Отчаянный», который устраивал в Ростове резонансные стачки и демонстрации, за что приговорен к 4–летней каторге (блестящая речь Васильченко на процессе часто потом перепечатывалась отдельными листовками). Бежал с каторги в Читу, где подпольно организовывал побеги другим каторжанам. В декабре 1905 г. вернулся в Ростов, организовав там восстание. В мае 1906 г. вновь приговорен к каторге на 7 лет и вновь бежал, создав с Жаковым «Союз сибирских рабочих», после чего опять арестован.
В марте 1917 г. вернулся в Ростов, будучи местной легендой. Создал там газету «Наше знамя». Был избран делегатом Учредительного собрания от Дона. С приходом в Ростов Каледина перебрался с Жаковым и Филовым в Харьков, где они создали газеты «Донецкий пролетарий» и «Известия Юга». В 1918 г. — председатель обкома и нарком по делам управления ДКР. В знак протеста против возможного объединения с Украиной вышел из Совнаркома.
Затем входил в состав правительства Донской республики. В 1920 г. переехал в Москву, где организовал издательство «Московский рабочий». Написал немало автобиографических художественных произведений, включая вскоре запрещенный роман «Не той стороной» (о своем участии в троцкистской оппозиции в 1920–е годы).
За троцкизм и участие в «платформе 46» арестован и расстрелян в 1937 г.
В Ростове именем Васильченко назван переулок.