والنتینا در سال ۱۹۳۷ در روستای ماسلنیکوو در استان یاروسلاول در روسیه شوروی به دنیا آمد. در ۱۹۴۵ به مدرسه رفت ولی در ۱۹۵۳ مدرسه را ترک کرد و به تحصیلات خود از راه مکاتبه ادامه داد. در جوانی به پرش با چتر نجات پرداخت و نخستین پرش با چتر را در ۲۲ سالگی انجام داد. ابتدا در کارخانه تایرسازی کار می‌کرد. سپس به کارخانه پارچه‌های صنعتی یاروسلاول منتقل شد. سابقه او در چتربازی باعث شد تا در سال ۱۹۶۱ در گروه فضانوردان روسیه عضو شد و دوره کامل آمادگی برای پرواز در فضاپیماهای نوع «وُستوک» را گذراند.