Родился 18 октября 1978 г. в г. Тюмени.
В 2000 г. окончил Институт государства и права Тюменского государственного университета (ТюмГУ) по специальности "юриспруденция", в 2003 г. – аспирантуру того же вуза.
Кандидат юридических наук. В 2003 г. в Институте государства и права Тюменского госуниверситета защитил диссертацию на тему "Совершенствование правового регулирования предвыборной агитации в Российской Федерации".
Также имеет ученое звание доцента (2007).
В 2003-2007 гг. был заместителем заведующего кафедрой конституционного и муниципального права ТюмГУ.
В 2006-2013 гг. - член Избирательной комиссии Тюменской области с правом решающего голоса.
С марта по ноябрь 2007 г. - заместитель директора по учебной работе Института государства и права ТюмГУ.
С 2007 по 2011 г. - проректор по дополнительному образованию и филиалам ТюмГУ.
В 2011-2012 гг. занимал должность директора Института права, экономики и управления ТюмГУ.
С октября 2012 г. по апрель 2013 г. исполнял обязанности ректора Тюменского государственного университета. 21 марта 2013 г. избран ректором ТюмГУ на конференции трудового коллектива. 17 апреля 2018 г. переназначен решением Аттестационной комиссии Минобрнауки РФ.
В 2013-2016 г. - депутат Тюменской городской думы VI созыва. Был избран 8 сентября 2013 г. от партии "Единая Россия". Баллотировался по одномандатному избирательному округу №5. На выборах получил 67,21% голосов. Второе место занял кандидат от "Справедливой России" Александр Кадулин, заместитель директора Тюменской региональной организации ветеранов - участников боевых действий "Форпост" (12,09%).
В 2014 г. Валерий Фальков был включен в резерв управленческих кадров под патронажем президента РФ.
С 30 апреля 2015 г. - председатель Совета ректоров вузов Тюменской области.
18 сентября 2016 г. избран депутатом Тюменской областной думы по Центральному одномандатному избирательному округу №17 (г. Тюмень) от партии "Единая Россия". Набрал 51,72% голосов избирателей. Его ближайший соперник, зампредседателя Тюменской облдумы Владимир Чертищев (КПРФ), получил 24,22%. В Думе Валерий Фальков возглавил комитет по социальной политике, вошел во фракцию "Единая Россия".
Член Тюменского регионального политического совета партии "Единая Россия".
15 января 2020 г. был включен в состав рабочей группы по подготовке предложений о внесении поправок в Конституцию РФ.
С 21 января 2020 г. Валерий Фальков занял пост министра науки и высшего образования РФ. Сменил во главе ведомства Михаила Котюкова.
Член Совета по науке и образованию при президенте РФ (с декабря 2018 г.).
Член попечительского совета Российского научного фонда (с марта 2020 г.), наблюдательного совета Курчатовского института (с июля 2022 г.).
Заместитель председателя регионального отделения, председатель тюменского городского отделения Ассоциации юристов России (с марта 2012 г.).
Сумма декларированного годового дохода за 2018 г. составила 8 млн 665 тыс. руб., супруги – 269 тыс. руб.
Сумма декларированного годового дохода за 2019 г. составила 6 млн 491 тыс. руб., супруги – 899 тыс. руб.
Сумма декларированного годового дохода за 2020 г. составила 13 млн 303 тыс. руб., супруга доходов не имела.
Сумма декларированного годового дохода за 2021 г. составила 21 млн 315 тыс. руб., супруга доходов не имела.