Родился 16 марта 1923 года в городе Ишиме Тюменской области в семье комиссара РККА Ивана Павловича Маринина и медсестры Эмилии Ивановны Шевченко.
Имя при рождении — Валерий Иванович Маринин.
В 1935 году вместе с семьей переехала в Челябинск. Окончил школу № 1, где начал писать стихи и рассказы, в основном юмористические. После смерти родителей Валерия усыновил актёр Челябинского драматического театра Владимир Медведев, давший ему свои отчество и фамилию. В конце 1930-х годов Валерий Медведев стал играть небольшие роли в Челябинском драматическом театре под руководством П. И. Кулешова.
В 1940 году поступил на режиссёрский факультет Государственного института театрального искусства (ГИТИС), с которого в начале Великой Отечественной войны был призван в армию.
В 1942 году исполнил роль Петьки в фильме А. Б. Столпера и Б. Г. Иванова «Парень из нашего города», в 1943 году — роль Васеньки в фильме Ф. М. Эрмлера «Она защищает Родину».
После демобилизации окончил ГИТИС в 1952 году, играл в спектаклях Театра имени Моссовета. В 1968 году — автором сценария приключенческого фильма «Свистать всех наверх!».
Являясь студентом ГИТИСа, сочинял эстрадные сатирические монологи и интермедии для Аркадия Райкина, тексты песен и комические миниатюры для Леонида Утёсова, Клавдии Шульженко и др. Написал пьесу «Ночной вор», поставленную в Московском театре драмы и комедии. Дебютировал в детской литературе сказкой «Голоса», опубликованной в журнале «Мурзилка» в 1957 году.

Стал известен как автор литературных произведений для детей и юношества — повестей и романов «Гусёнок третьего сорта» (1960), «Вовка Веснушкин в стране заводных человечков» (1963), «Тире-тире-точка» (1965) и др. Наибольшую популярность приобрёл цикл произведений Валерия Медведева о Юрии Баранкине. Книги Валерия Медведева многократно переизданы, переведены на 27 языков мира.
Писатель и актёр скончался в 1997 году.