Родился 14 апреля 1942 г. в Москве в семье военнослужащего. Детские и школьные годы провел в подмосковном г. Наро-Фоминске, где служил его отец.
Образование, ученые звания
В 1959-1960 гг. был курсантом Оренбургского военного авиационного училища штурманов до его расформирования. Затем продолжил обучение на факультете летательных аппаратов Московского авиационного института им. С. Орджоникидзе (МАИ, ныне имеет статус национального исследовательского университета). Окончил вуз в 1966 г., получив специальность инженера-механика.
В студенческие годы занимался в аэроклубе МАИ. В 1972 г. обучался в школе летчиков-испытателей Министерства авиационной промышленности СССР, но вскоре был отозван в связи с зачислением в отряд космонавтов. Освоил несколько типов летательных аппаратов, в том числе самолеты Як-18, МиГ-15, МиГ-21 и вертолет Ми-1.
Доктор технических наук. В 1974 г. в МАИ защитил кандидатскую диссертацию на тему "Методы построения стенда-полигона для отработки систем корабля и подготовки экипажа", в 1985 г. там же - докторскую диссертацию на тему "Методы повышения эффективности научных исследований на орбитальных станциях".
В 2000 г. был избран членом-корреспондентом Российской академии наук (РАН). Является членом Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН.
Работа в ЦКБЭМ, НПО "Энергия", полеты в космос
После окончания МАИ был принят на работу в Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ; бывш. ОКБ-1; впоследствии НПО "Энергия"; ныне Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королева, г. Королев, Московская обл.). С сентября 1966 г. был инженером, с апреля 1970 г. - старшим инженером. Работал инструктором-методистом отряда космонавтов ЦКБЭМ, разрабатывал бортовые инструкции по управлению космическими кораблями и орбитальными станциями, методики выполнения научных экспериментов и исследований, занимался отработкой средств спасения экипажей кораблей "Союз" после посадки на сушу и на воду и др.
22 марта 1972 г. Валентин Лебедев был зачислен космонавтом-испытателем в отряд ЦКБЭМ.
18-26 декабря 1973 г. совершил свой первый полет в космос в качестве бортинженера корабля "Союз-13" по астрофизической программе с системой телескопов "Орион-2". Командиром экипажа был Петр Климук. С помощью космической обсерватории космонавты вели наблюдения звезд в ультрафиолетовом диапазоне, спектрозональную съемку отдельных участков звездного неба и земной поверхности, фотографирование Солнца в рентгеновском диапазоне и др. Программа автономного полета "Союза-13" была выполнена полностью.
С января 1974 г. Валентин Лебедев работал в ЦКБЭМ, затем в НПО "Энергия" инструктором-космонавтом-испытателем III класса. Со второй половины 1970-х гг. был старшим научным сотрудником предприятия.
В ходе второго космического полета, 13 мая - 10 декабря 1982 г., являлся бортинженером первой основной экспедиции на орбитальную станцию "Салют-7" (стартовал на корабле "Союз Т-5", вернулся на "Союзе Т-7"). Работал на станции с Анатолием Березовым, который возглавлял экипаж, а также с участниками экспедиций посещения (ЭП): по советско-французской программе в составе Владимира Джанибекова, Александра Иванченкова и Жан-Лу Кретьена (Франция); членами ЭП-2 Леонидом Поповым, Александром Серебровым и Светланой Савицкой. В ходе полета Валентин Лебедев и Анатолий Березовой провели эксперимент по выводу мини-спутников (двух радиолюбительских аппаратов "Искра") из шлюзовой камеры "Салюта-7", выполнили выход открытый космос с борта станции. Запущенные спутники были спроектированы и изготовлены в студенческом конструкторском бюро "Искра" МАИ при непосредственном участии Лебедева.
Валентин Лебедев - космонавт I класса (1982). В общей сложности за два полета он налетал 219 суток 6 часов, выполнил выход в открытый космос продолжительностью 2 часа 33 минуты.
В период с 1983 по 1986 г. проходил подготовку в группе космонавтов в качестве бортинженера по программе "Буран".
С июня 1984 г. был инструктором-космонавтом-испытателем I класса НПО "Энергия".
Переход в структуру Академии наук
В ноябре 1989 г. Валентин Лебедев перешел на работу в Институт географии Академии наук СССР (ИГАН, ныне ИГ РАН). Был заместителем директора по науке ИГАН и руководил геоинформационным центром, действующим при институте.
Одновременно с 1989 г. до февраля 1993 г. являлся космонавтом-испытателем I класса АН СССР, затем РАН. Завершил карьеру космонавта в связи с выходом на пенсию по выслуге лет.
В феврале 1991 г. по его инициативе был учрежден самостоятельный Научный геоинформационный центр АН СССР (впоследствии НГИЦ РАН), и Валентин Лебедев был назначен директором-организатором НГИЦ. Под его научным руководством была разработана унифицированная технология комплексной обработки наземной и аэрокосмической информации, позволяющая исследовать состояние и динамику сложных природно-технических комплексов с помощью многослойных синтезированных карт распространения различных компонентов природной среды и анализа причинно-следственных связей между ними.
Параллельно с научной деятельностью преподавал на кафедре "Космические системы и ракетостроение" МАИ. В 2006 г. был утвержден в звании профессора по этой кафедре.
Автор и соавтор более 190 научных работ, в том числе десяти монографий и 26 изобретений. Среди них "Обсерватория в космосе: "Союз-13" - "Орион-2" (1984), "Техническая эффективность пилотируемых космических аппаратов" (1985), "Материалы научных исследований бортинженера 1-й основной экспедиции орбитального комплекса "Союз-Т-5" - "Салют" - "Прогресс" (2001), "Проблемы создания региональных геоинформационных комплексов и опыт решения прикладных задач на основе аэрокосмической информации" (2002), "Планета Земля. Энциклопедический справочник "Тектоника и геодинамика" (2004), "Проектирование систем космического мониторинга" (2006, учебное пособие) и др. Написал книги "Мое измерение: дневник космонавта" (1994), "Устоять на дороге в космос: из дневников разных лет" (2016).
Награды, почетные звания
Дважды Герой Советского Союза (1973, 1982). Летчик-космонавт СССР (1973).
Награжден орденами Ленина (1973, 1982), "За заслуги перед Отечеством" IV степени (2007), медалями "За строительство БАМа" (1985), "За заслуги в освоении космоса" (2011), Золотой медалью имени К. Э. Циолковского (АН СССР, 1984).
Офицер ордена Почетного легиона (Франция, 1982).
Заслуженный мастер спорта СССР (1974). Заслуженный деятель науки РФ (1999).
Почетный гражданин ряда городов России и СНГ, в том числе Калуги (1973), Новотроицка (Оренбургская обл., 1975), Байконура (Казахстан, 1977), Усть-Каменогорска (Казахстан), а также Наро-Фоминского района (Московская обл., 1987), г. Форт-Уэрта (штат Техас, США).
На Алее космонавтов в Москве и в Наро-Фоминске установлены бюсты Валентина Лебедева, на зданиях средних школ №9 и №4 Наро-Фоминска, где он учился, - мемориальные доски. Средней школе №9 присвоено имя космонавта (2020). В его честь названа малая планета ValenLebedev (2007).