Родился 21 января 1921 г. в Самаре. В возрасте шести лет вместе с родителями - Иваном Васильевичем и Анной Ивановной (в девичестве Маскалина) - переехал в подмосковный г. Озёры, затем - в Москву.
В 1938 г. окончил десять классов школы. Затем был призван в армию.
В 1940 г. поступил в школу младших авиаспециалистов.
В годы Великой Отечественной войны (1941-1945) служил радистом в морской авиации. С октября 1941 г. командовал отделением радистов в штабе Военно-воздушных сил Тихоокеанского флота, с сентября 1944 г. - на отдельной 391-й авиабазе.
В молодые годы писал стихи. После демобилизации подал документы для поступления в Литературный институт им. А. М. Горького на факультет поэзии. Однако по совету преподавателя вуза, советского поэта, фронтового корреспондента Михаила Светлова отказался от идеи учиться в Литинституте и поступил на факультет русского языка и литературы Московского областного педагогического института (МОПИ, ныне Московский государственный областной университет). Одновременно был принял на сценарный факультет Всесоюзного государственного института кинематографии (ВГИК, ныне Всероссийский государственный институт кинематографии имени С. А. Герасимова). В течение двух лет параллельно учился в обоих вузах. На третьем курсе покинул МОПИ и продолжил обучение во ВГИКе. При этом продолжал посещать лекции в пединституте, подрабатывал агентом по снабжению.
Сокурсниками Валентина Ежова были будущие известные кинорежиссеры и актеры Григорий Чухрай, Сергей Бондарчук, Владимир Басов и др. Он обучался у сценариста, редактора и критика Иосифа Маневича, затем педагогом его курса стал Александр Довженко. Окончил ВГИК в 1951 г.
В 1951 г. вступил во Всесоюзную коммунистическую партию (большевиков), с 1952 г. - Коммунистическая партия Советского Союза (КПСС).
В 1977-2004 гг. преподавал во ВГИК. Профессор (с 1989 г.). Руководил сценарной мастерской на Высших курсах сценаристов и режиссеров.
В 1953 г. принял участие в работе над документальным фильмом "Наши чемпионы" (совм. с Марком Донским, Вандой Якубовской и Владимиром Соловьевым). В 1954 г. вместе с Василием Соловьевым создал сценарий к художественному фильму "Чемпион мира" (реж. Владимир Гончуков). В 1955 г. совместно с режиссером Борисом Барнетом и молдавским драматургом Леонидом Корняну работал над сценарием кинокомедии "Ляна".
Первой известной работой сценариста стал фильм Григория Чухрая "Баллада о солдате", главные роли в котором исполнили Владимир Ивашов и Жанна Прохоренко. Картина была отмечена 100 зарубежными премиями, в т. ч. специальным призом жюри Каннского кинофестиваля (1960), премией BAFTA за лучший фильм (1961), номинирована на премию "Оскар" за лучший оригинальный сценарий Валентина Ежова и Григория Чухрая (1962). В 1961 г. Валентин Ежов и Григорий Чухрай за "Балладу о солдате" стали лауреатами Ленинской премии.
По сценариям Валентина Ежова было снято свыше 50 фильмов в сотрудничестве с такими режиссерами, как Марк Донской, Андрей Кончаловский, Лариса Шепитько, Эмиль Лотяну, Сергей Бондарчук, Витаутас Жалакявичюс, Георгий Данелия, Виктор Садовский и др. Среди его наиболее известных работ 1960-х - начала 1980-х гг. - сценарии к сатирической комедии Георгия Данелии "Тридцать три" (1965; совместно с Виктором Конецким), драме Ларисы Шепитько "Крылья" (1966; совм. с Наталией Рязанцевой), фильму Андрея Кончаловского "Дворянское гнездо" (1969; по роману Ивана Тургенева) и киноэпопеи "Сибириада" (1978; фильм удостоен Гран-при Каннского кинофестиваля в 1979 г.), политическому детективу Витаутаса Жалакявичуса "Это сладкое слово свобода" (1972; совм. с Витаутасом Жалакявичусом), дилогии Сергея Бондарчука "Красные колокола" (1982; по произведениям Джона Рида, совместно с Сергеем Бондарчуком и Антонио Сагуэра) и др.
В конце 1960-х гг. Валентин Ежов вместе с Рустамом Ибрагимбековым работал над сценарием популярного советского приключенческого фильма "Белое солнце пустыни" (1970; реж. Владимир Мотыль). Коллектив авторов картины и актеры - исполнители главных ролей были удостоены Государственной премии РФ в области литературы и искусства 1997 г.
Среди работ Валентина Ежова второй половины 1980-х - начала 2000-х гг. (в т. ч. совместных): сценарии к фильмам "Лунная радуга" (1983; реж. Андрей Ермаш), "Завещание" (1985; реж. Игорь Гостев), "Под северным сиянием" (1990; советско-японский фильм, реж. Тосио Гото, Пятрас Абукявичус, Сергей Вронский), "Мой лучший друг генерал Василий, сын Иосифа" (1991; реж. Виктор Садовский), "Доктор Андерсен" (2000; короткометражный фильм, реж. Наталья Хлопецкая) и др.
Валентин Ежов также является автором пьес "Соловьиная ночь" (1968), "Алеша" (1984; совм. с Григорием Чухраем), "Выстрел за барханами" (1985; совм. с Рустамом Ибрагимбековым).
Скончался 8 мая 2004 г. в Москве. Похоронен на Троекуровском кладбище столицы.
Заслуженный деятель искусств РСФСР (1976).
Валентин Ежов был награжден орденами Октябрьской Революции (1981), Трудового Красного Знамени, Отечественной войны II степени (1985), "За заслуги перед Отечеством" IV степени (2001).
Первой супругой сценариста была Ольга Никитична Ежова, с которой он познакомился в годы учебы в МОПИ. Вторая жена - Виктория Федорова, дочь известной советской актрисы Зои Федоровой и американского дипломата, капитана (впоследствии - контр-адмирала) ВМС США Джексона Роджерса Тейта. Третьей супругой Валентина Ежова стала Наталия Готовцева, модель Дома моды Вячеслава Зайцева, сценарист.