Валерий Леонтьев появился на свет в селе Усть-Уса в Республике Коми 19 марта 1949 года в семье ветеринаров-оленеводов Якова Степановича и Екатерины Ивановны.
Когда Леонтьеву было двенадцать лет, семья перебралась в город Юрьевец Ивановской области. Учась в местной школе, Валерий уделял время и творчеству: рисовал, танцевал, пел в хоре и занимался в драмкружке.
После восьмого класса молодой человек попробовал поступить в Муромский радиотехнический техникум, но не вышло. Он вернулся обратно, чтобы окончить школу. Получив аттестат, в 1966 году юноша отправился в Москву поступать на актерский факультет ГИТИСа. Но в последний момент перенервничал и забрал документы.
Леонтьев вернулся в Юрьевец и устроился на работу, сменив за короткое время множество профессий. В их числе: рабочий на кирпичном заводе, тесемщик-смазчик на льнопрядильной фабрике, почтальон, электрик, портной и модельер.
Затем Валерий перебрался в Воркуту и стал учиться на "вечерке" в местном филиале Ленинградского горного института. Спустя три курса он оставил вуз. Вместе с этим Леонтьев работал лаборантом в НИИ оснований и подземных сооружений, а также чертежником в проектном институте. Не забывал он и о творчестве - пел и участвовал в художественной самодеятельности.
В 1971 году Леонтьев выступил на воркутинском конкурсе "Песня-71" с песней "Карнавал" и занял второе место. А весной 1972 года он уже дал свой первый концерт в Доме культуры шахтеров и строителей. Это и стало началом его эстрадной карьеры.
В этом же году Леонтьев поехал в Сыктывкар на фестиваль-конкурс "Мы ищем таланты", где занял первое место. В качестве поощрения победителю выдали "счастливый билет" - отправили учиться в Москву во Всесоюзную творческую мастерскую эстрадного искусства Георгия Виноградова. Но и здесь не удалось доучиться до конца, всего через год директор Сыктывкарской филармонии Александр Стрельченко увез группу, в которой выступал Валерий Леонтьев, обратно в Сыктывкар. Там Леонтьев стал работать в ансамбле "Мечтатели".
В 1974 году Валерий презентовал свою дебютную программу "Радость в пути", за что получил почетный знак "Отличника работы на селе". В 1975 году певец стал участником группы "Эхо". Коллективом были созданы программы "Карнавал на севере" и "Улыбка северной земли", с которыми ансамбль гастролировал по всей стране.
В 1978 году Леонтьев выступил в Ленинграде в Большом Концертном зале "Октябрьский", а еще через год устроился на работу в Горьковскую филармонию, а также выиграл Первый Всесоюзный конкурс на лучшее исполнение песен стран социалистического содружества в Ялте.
В 1980-м Леонтьев взял первое место на 16-м Международном фестивале эстрадной песни "Золотой Орфей" с песней "Танцевальный час на солнце", а также в рамках этого конкурса получил приз за лучший сценический костюм, который сшил сам. В этот период Валерий активно выступал на сборных концертах на крупных площадках, в Театре Эстрады, "Октябрьском" и "Лужниках".
В 1981 году Леонтьев получил приз "популярности" на фестивале "Ереван-81". Присутствующие на мероприятии американские журналисты сравнили певца за специфическую манеру исполнения с Миком Джаггером. Руководителям советской эстрады это не понравилось, и в 1984-м артист попал в опальный список. Преодолеть чиновничьи преграды помог влиятельный композитор Раймонд Паулс.
В 1982 году Леонтьев перенес сложную операцию, ему удалили опухоль из горла. Тогда его будущая эстрадная карьера висела на волоске. В таком подвешенном состоянии Валерий решил все же получить высшее образование и поступил в Ленинградский институт Культуры имени Н.К. Крупской на специальность "режиссер массовых представлений". К счастью, оказалось, что петь после болезни Леонтьев сможет, и он дал восемнадцать успешных концертов в Ленинграде, которые назвал "Я просто певец".
В 1983 году Леонтьев стал работать в Ворошиловградской филармонии на Украине. Через год он отыграл сольное отделение на авторском вечере Раймонда Паулса "Святая к музыке любовь", который прошел в московском КЗ "Россия".
В 1985 году Леонтьева наградили премией Ленинского комсомола. Вместе с группой артистов он ездил в Афганистан, а затем, в 1986 году, в Чернобыль. В 1987 году Валерию присвоили звание "Заслуженный артист Украины", также он получил диплом о высшем образовании, сдав на отлично свою дипломную работу "Признание".
В 1988 году Леонтьев выступил в Индии на фестивале СССР, а также ряде больших концертных площадок Москвы. В 1990 году он представил в КЦ "Россия" новое шоу "Мне кажется, что я еще не жил". Затем артист отправился на гастроли в США, дал концерты в Канаде и Индии.
В 1997 году Леонтьев стал сотрудничать с композитором Игорем Крутым. По настоящее время артист продолжает гастролировать.
Валерий снимался и в кино. Он сыграл в фильмах "На чужом празднике", "Дочь полковника", "Захочу - полюблю", "Как стать звездой" и "Экстрасенс".
Валерий Леонтьев женат на бас-гитаристке Людмиле Николаевне Исакович. Пара вместе с 1972 года. Однако официально отношения были зарегистрированы только в 1998-м. Жена артиста живет в Майами. То и дело появляются слухи о том, что супруги завели детей, или что у Леонтьева обнаружились внебрачные отпрыски, но сам певец эту информацию опровергает.