Юрий Ковальчук родился 25 июля 1951 года в городе Санкт-Петербург. Вырос в семье советского историка. Является братом М.В. Ковальчука, российского ученого-физика. Высшее образование получал до 1974 года на физическом факультете Санкт-Петербургского государственного университета. Позднее получил ученую степень доктора физико-математических наук.
С 1987 по 1991 года Юрий Валентинович занимал пост Первого заместителя директора Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук. В феврале 1991 года стал заместителем Председателя правления Ассоциации совместных предприятий города Санкт-Петербург. Тогда же возглавил Центр перспективных технологий и разработок.
В 1996 году вместе с братьями Фурсенко и В.В. Путиным учредил дачный кооператив «Озеро».
С ноября 2000 года занимал должность Председателя правления Санкт-Петербургского общественного фонда «Центр стратегических разработок «Северо-Запад».
В июне 2005 года Ковальчук возглавил Совет директоров банка «Россия». Через три года, при участии бизнесмена, создана «Национальная Медиа Группа», включающая РЕН ТВ, Первый канал, Пятый канал, «Известия» и другие российские телевизионные каналы.
В 2009 году Юрий Валентинович стал членом Комиссии при президенте РФ по «модернизации и развитию технологий с целью роста экономики».
Юрий Ковальчук является Почетным Генеральным консулом Королевства Таиланд в городе Санкт-Петербург. За годы работы в институте написал более 100 научных работ и различных изобретений, за что получил государственную премию в области науки и техники.
Воспитал сына, Юрия Ковальчука, главу компании «Интер РАО ЕЭС».
Королем Таиланда в знак дружбы награжден орденом Короны III степени.