Валентина Владимирова родом из украинского села Васильевка. В 1944 году, после освобождения от фашистской оккупации, девушка вместе с земляками строила избы, пахала в поле, ухаживала за скотиной.
   После войны отправилась в Харьков и поступила в Инженерно-экономический институт. Там же впервые оказалась в театре как зритель и поняла, что выбрала не ту профессию.
   Проучившись 2 года на экономиста, Владимирова уехала в Москву и поступила во ВГИК, в мастерскую Б.Бибикова и О.Пыжовой (который окончила в 1955 году). На вступительном экзамене читала стихи А.Твардовского и отрывок из рассказа А.Толстого "Русские люди", с первых шагов определив для себя тему дальнейшего творчества. В годы учёбы Владимирова играла героинь в драмах А.Островского и комедийные роли в украинской классике, играла старух и девчонок, весёлых и страдающих, влюблённых и обиженных.
   Начиная с 1955 года Валентина Владимирова начала сниматься в эпизодических ролях в кино. В 1958 году ее Александр Довженко пригласил молодую актрису на роль Марии Кравчины в фильме "Поэма о море".
   Валентина Харлампиевна - одна из самых снимавшихся актрис советского кино. За 37 лет работы в кино она сыграла огромное количество ролей, чаще эпизодических. Неслучайно ее называют мастером эпизодической роли. Амплуа Владимировой - "женщина из народа". В то же время актриса умела раскрывать человеческую сложность своих неброских героинь, выявлять в них характеры, суть, личность. Будь то любящие жёны, немногословные солдатки или чёрствые соседки.
   Лучшие работы в фильмах: "Председатель" (Полина Коршикова), "Любушка", "Не забудь… станция Луговая" (Мария Агафоновна), "Угрюм-река" (Мария Кирилловна), "Белый Бим чёрное ухо" (соседка), "Тени исчезают в полдень" (Марфа).
   В последние годы жизни беды преследовали актрису одна за одной. В 1992 году, не в силах смириться с тем, что происходило в ее родном Театре киноактера, она подала заявление об уходе. Вскоре в автокатастрофе погиб ее муж. После смерти мужа Валентина Харлампиевна уеденилась на даче, лишь изредка наведываясь в Москву. На даче она и умерла.