Родился 7 января 1935 года в городе Вязники Владимирской области в семье служащего. Там же в 1952 году окончил среднюю школу с серебряной медалью. Еще в школе мечтал строить самолеты, поэтому и поступил в том же году в Московский авиационный институт имени Серго Орджоникидзе. Окончил институт в 1958 году и по распределению был направлен на работу в ОКБ-1 (КБ Королева) в отдел баллистики. С 17 октября 1962 года работал начальником группы ОКБ-1 (п/я 651). Занимался проектированием марсианского пилотируемого корабля (ТМК).

В мае - июне 1964 года был направлен на медицинское обследование в НИАГ в качестве одного из 14 кандидатов от ОКБ-1 для полёта на первом трехместном КК «Восход» (целевой набор «Восход») в качестве космонавта-инженера. В июне 1964 года получил допуск медицинской комиссии к спецподготовке. Его кандидатура рассматривалась на заседании Мандатной комиссии 11 июня 1964 года, но к зачислению в группу он рекомендован не был.

 

В июле 1965 года прошел медицинское обследование в ИМБП в качестве участника первого набора космонавтов в отряд ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия») и был одним из 12 инженеров, прошедших все этапы отбора. 

 

Весной 1966 года, после появления приказа № 25 по ЦКБЭМ о формировании в летно-испытательном отделе №90 группы подготовки инженеров-испытателей, был направлен на повторное обследование в ИМБП, которое вновь прошел успешно. 23 мая 1966 года прошел мандатную комиссию в ЦКБЭМ и приказом В.П.Мишина №43 был включен в первую группу кандидатов в космонавты-испытатели ЦКБЭМ. По август 1966 года проходил подготовку в ЦКБЭМ в составе группы кандидатов в космонавты.

Прошел полный курс подготовки к полетам на кораблях типа "Союз". Готовился по лунной программе СССР. Входил в состав дублирующего экипажа космического корабля "Союз-2" (совместно с Андрианом Григорьевичем Николаевым и Виктором Васильевичем Горбатко), старт которого был намечен на 24 апреля 1967 года. Из-за возникших неполадок на борту корабля "Союз-1", старт корабля "Союз-2" был отменен. В 1966 - 1968 годах учился в аспирантуре в ЦКБЭМ. После защиты диссертации в 1968 году получил степень кандидата технических наук. 

Входил в состав дублирующего экипажа космического корабля "Союз-5" (совместно с Анатолием Васильевичем Филипченко и Виктором Васильевичем Горбатко) во время старта 15 января 1969 года. 

Свой первый космический полет совершил 11-16 октября 1969 года в качестве бортинженера космического корабля "Союз-6" (совместно с Георгием Степановичем Шониным). Во время полета впервые в мире провел эксперименты по сварке в условиях космоса. Продолжительность пребывания в космосе составила 4 дня 22 часа 42 минуты 47 секунд. В дальнейшем проходил подготовку к полетам на борту орбитальной станции типа "Салют" (ДОС). Входил в состав дублирующего экипажа космического корабля "Союз-10" (совместно с Алексеем Архиповичем Леоновым и Петром Ивановичем Колодиным) во время старта 22 апреля 1971 года. Позывной: «Антей-2».

С 18 сентября 1970 по 20 марта 1971 года проходил непосредственную подготовку для полета на ДОС-1 «Салют» в качестве бортинженера второго (дублирующего) экипажа по программе первой экспедиции (ЭО-1), вместе с А.Леоновым и П.Колодиным. 23 апреля 1971 года во время страта КК «Союз-10» был дублером бортинженера корабля.

 

С 27 апреля по 27 мая 1971 года проходил подготовку в качестве бортинженера основного экипажа КК «Союз-11» для полета по программе первой экспедиции (ЭО-1, которая не была выполнена предыдущим экипажем) на ДОС-1 «Салют», вместе с А.Леоновым и П.Колодиным. Однако за два дня до полета, 4 июня 1971 года, решением Государственной комиссии основной экипаж отстранен от полета из-за обнаруженного у Валерия Кубасова затемнения в легких.

 

С 10 октября 1971 по 24 мая 1972 года готовился в качестве бортинженера первого экипажа первой экспедиции (ЭО-1) на ДОС-2, вместе с А.Леоновым. Полет был отменен из-за аварии РН «Протон» во время запуска ДОС-2 на орбиту 29 июля 1972.

 

С 25 августа по сентябрь 1972 проходил подготовку в качестве бортинженера первого экипажа к полету на 7К-Т №34 по программе автономного полета (вместе с А.Леоновым) с целью испытания новых скафандров «Сокол-К». Полет был отменен, а корабль 7К-Т №34 совершил беспилотный полет.

 

С 25 октября 1972 по 10 апреля 1973 года проходил непосредственную подготовку в качестве бортинженера первого экипажа первой экспедиции (ЭО-1) на ДОС-3, вместе с А.Леоновым. Полет был отменен из-за аварии станции на орбите в мае 1973.

 

С мая 1973 по 16 июня 1975 года проходил подготовку по программе советско-американского полета (ЭПАС - экспериментальная программа Аполлон - Союз) в качестве бортинженера первого экипажа, вместе с А.Леоновым.

Свой второй космический полет совершил с 15 по 21 июля 1975 года в качестве бортинженера космического корабля "Союз-19" (совместно с Алексеем Архиповичем Леоновым) по программе ЭПАС. Во время полета была осуществлена первая в мире стыковка двух пилотируемых кораблей разных стран - советского "Союз-19" и американского "Apollo". Продолжительность пребывания в космосе составила 5 дней 22 часа 30 минут 51 секунды. Позывной: «Союз-2».

С 22 августа 1977 по 9 июня 1978 года проходил подготовку в качестве командира второго (дублирующего) советско-польского экипажа по программе экспедиции посещения (ЭП) ОС «Салют-6», вместе с З.Янковским (ПНР). 27 июня 1978 года во время старта КК «Союз-30» был дублером командира корабля.

 

С 20 ноября 1978 по 18 мая 1979 года проходил непосредственную подготовку к полету в качестве командира первого экипажа по программе советско-венгерской экспедиции посещения (ЭП) ОС «Салют-6», вместе с Б.Фаркашем (ВНР). Полет был отложен из-за аварии корректирующе-тормозной двигательной установки (КТДУ) на КК «Союз-33». В связи с этим с 3 сентября 1979 по 12 мая 1980 года продолжал подготовку в режиме поддержания тренированности в этом же экипаже по той же программе.

Свой третий космический полет начал 26 мая 1980 года в качестве командира космического корабля "Союз-36" (совместно с венгерским космонавтом Bertalan FARKAS). Работал на борту орбитального комплекса "Салют-7" - "Союз-35" (экипаж Леонид Иванович Попов и Валерий Викторович Рюмин) - "Союз-36". Возвратился на Землю 3 июня 1980 года на космическом корабле "Союз-35". Продолжительность пребывания в космосе составила 7 дней 20 часов 45 минут 44 секунды. За 3 рейса в космос налетал 18 дней 17 часов 59 минут 22 секунды. Позывной: «Орион-1».

Звания и награды:

- Дважды Герой Советского Союза (22.10.1969, 22.07.1975);

- Летчик-космонавт СССР (22.10.1969);

- Герой ВНР (1980);

- Две медали «Золотая Звезда» Героя Советского Союза (22.10.1969, 22.07.1975);

- Три ордена Ленина (22.10.1969, 22.07.1975, 1980);

- Медаль «Ветеран труда» (1985);

- Медаль «Золотая Звезда» Героя ВНР;

- Лауреат национальной премии «Во славу Отечества» в номинации «Слава России» (2008), учрежденной - Международной академией общественных наук и Международной академией меценатства;

- Орден «Во славу Отечества» II степени (2008).

7 июля 1981 года был назначен заместителем руководителя комплекса. 1 января 1982 года был назначен руководителем 29-й службы. 12 июня 1987 года был переведен на должность заместителя руководителя 5-го комплекса. С 29 декабря 1989 года назначен заместителем начальника 5-го отделения ГКБ НПО «Энергия».

3 ноября 1993 года уволен из отряда космонавтов в связи с уходом на пенсию по выслуге лет.

Валерий Николаевич является автором книги "Прикосновение космоса" (1984), соавтором книг «Межпланетные полеты» (1978), «Профессиональная подготовка космонавтов» (1985).