Родился 19 апреля 1949 г. в Москве.
В 1967 г. окончил дирижерско-хоровое отделение Академического музыкального училища при Московской государственной консерватории (МГК) им. П. И. Чайковского. Занимался под руководством педагога Евстолии Зверевой. В 1972 г. Валерий Полянский окончил в МГК им. П. И. Чайковского дирижерско-хоровой факультет (класс профессора Бориса Куликова), в 1973 г. - факультет оперно-симфонического дирижирования (класс народного артиста СССР Одиссея Димитриади). В 1977 г. завершил обучение в аспирантуре МГК им. П. И. Чайковского под руководством народного артиста СССР Геннадия Рождественского.
В 1971-1977 гг. Валерий Полянский был дирижером Московского театра оперетты.
В 1971 г. организовал и возглавил Камерный хор из студентов Московской консерватории. В 1975 г. на международном конкурсе "Гвидо д'Ареццо" (Италия) хор одержал победу в номинации "академическое пение", а Валерий Полянский был удостоен специального приза как лучший дирижер.
В 1977-1980 гг. - дирижер Государственного академического Большого театра. Вместе с Геннадием Рождественским участвовал в постановке оперы Дмитрия Шостаковича "Катерина Измайлова", вел другие спектакли.
В 1980 г. Камерный хор Московской консерватории под руководством Валерия Полянского был преобразован в Государственный камерный хор Министерства культуры СССР. Помимо классических, в его репертуар входили произведения, посвященные Валерию Полянскому композиторами-современниками - Альфредом Шнитке (1934-1998), Эдисоном Денисовым (1929-1996), Николаем Сидельниковым (1930-1992), Романом Леденевым (род. 1930) и др.
С 1992 г. по н. в. - художественный руководитель и главный дирижер Государственной академической симфонической капеллы России (была образована на основе объединения Государственного камерного хора и Государственного оркестра Министерства культуры СССР). Репертуар Валерия Полянского включает симфонические и ораториальные произведения, а также несколько десятков опер (в их числе премьерные "Джезуальдо" Альфреда Шнитке и "Легенда о граде Ельце, Деве Марии и Тамерлане" Александра Чайковского, "Альберт и Жизель" Александра Журбина).
Валерий Полянский известен как интерпретатор творческого наследия Сергея Рахманинова (1873-1943), записал все его симфонические и хоровые сочинения.
В общей сложности осуществил более 100 записей на российских и зарубежных студиях. Среди них - произведения Сергея Танеева, Александра Глазунова, Александра Скрябина, Дмитрия Бортнянского, Александра Гречанинова, Сергея Прокофьева и др.
Выступал с гастролями в Германии, Исландии, Нидерландах, США, Турции, Финляндии и других странах.
Профессор кафедры оперно-симфонического дирижирования МГК им. П. И. Чайковского.
Народный артист РФ (1996).
Награжден орденами Почета (1999), "За заслуги перед Отечеством" III и IV степеней (2019, 2007). Отмечен благодарностью (2009) и Почетной грамотой (2016) президента РФ.
Лауреат Государственной премии РФ в области литературы и искусства 1995 г.
Женат. Дочь - Татьяна Полянская (род. 1978, пианистка Государственной академической симфонической капеллы России). От первого брака - сын Александр.