Валентина Мельникова родилась 28 февраля 1946 года в городе Москва. Окончила Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, геологический факультет.
Работала инженером в Институте геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского, Всесоюзном институте минерального сырья, на кафедре геохимии в МГУ имени М.В.Ломоносова.
С 1989 года вела правозащитную и просветительскую работу во Всесоюзном комитете солдатских матерей, затем - в комитете солдатских матерей России, стала пресс-секретарем организации.
С 1990 года по 1995 год - соучредитель и заместитель директора малого предприятия «Хронос» по производству приборов рентгеновского неразрушающего контроля.
В 1998 году явилась инициатором учреждения общероссийской ассоциации «Союз комитетов солдатских матерей России», избрана ответственным секретарем Союза.
В ноябре 2004 года на учредительном съезде избрана председателем Единой народной партии солдатских матерей.
После объединения Партии солдатских матерей с Республиканской партией России избрана на съезде в декабре 2005 года сопредседателем Республиканской партии, которым была до 2012 года.
С 2012 года член Бюро Федерального политического совета партии «Республиканская партия России - Партия народной свободы».
В настоящее время проживает то в Москве, то в Хемнице.