Родился 1 апреля 1928 года в городе Мещовске, Калужской области в семье учителя. Читать будущий поэт научился в четыре года. Стихи начал писать с детства. Во время второй Мировой войны семья Берестовых оказалась в эвакуации в Ташкенте. И там ему посчастливилось познакомиться с Надеждой Мандельштам, которая познакомила его с Анной Ахматовой. Затем состоялась встреча с Корнеем Чуковским, сыгравшим большую роль в судьбе Валентина Берестова. И Ахматова и Чуковский отнеслись к началу его творчества с большим интересом и заботливостью. В то время К. И. Чуковский писал: «Этот четырнадцатилетний хилый подросток обладает талантом огромного диапазона, удивляющим всех знатоков. Его стихи классичны в лучшем смысле этого слова, он наделен тонким чувством стиля и работает с одинаковым успехом во всех жанрах, причем эта работа сочетается с высокой культурностью, с упорной работоспособностью. Его нравственный облик внушает уважение всем, кто соприкасается с ним».

Однако, прежде чем всерьез заняться литературой, Валентин Берестов закончил исторический факультет МГУ, аспирантуру Института этнографии и много работал в археологических раскопках. Эта работа явилась основой для художественных произведений познавательного характера (повести «Государыня пустыня», «Меч в золотых ножнах», «Приключений не будет»), а также для многих стихов и песен. «Раскопки — это своего рода общение с древними людьми, с человечеством», — писал 
В. Берестов.

Первые его публикации взрослых стихов в журнале «Юность» как раз и были посвящены этой экзотической профессии и стали излюбленной темой для пародистов.

Первый сборник стихов «Отплытие» вышел в 1957 г. и получил признание читателей, поэтов и критиков. В том же году выходит первая книга для детей «Про машину». Затем последовали сборники стихов: «Веселое лето», «Как найти дорожку», «Улыбка», «Жаворонок», «Первый листопад», «Определение счастья», «Пятая нога» и многие другие. «Берестов, — писал поэт Коржавин, — это прежде всего талантливый, умный и, если можно так выразиться, веселый лирический поэт». Анна Ахматова о коротких юмористических стихах Валентина Дмитриевича говорила ему: «Отнеситесь к этому как можно серьезнее. Так никто не умеет».

Берестов, как публицист, изучал творчество других поэтов. Пушкинистика Берестова отличается глубинным прочтением произведений поэта. «Я стремился понять, почему его стихи так прекрасны. И на этом пути сделал некоторые находки, связанные с биографией Александра Сергеевича». Также увлекательны его статьи о Дале, Блоке, Есенине, Мандельштаме, о творчестве Высоцкого. Он написал мемуары о детстве и о великих современниках (Чуковском, Ахматовой, А. Толстом, Пастернаке, В. Пудовкине и многих других). Он занимался пересказами библейских преданий, переводами, и в первую очередь — переводами стихов близкого ему по духу бельгийского поэта Мориса Карема, получившего в Париже титул «Короля поэтов».

В последние годы жизни он иногда писал и выпускал детские сказки вместе со своей женой. Главная работа Берестова в девяностые годы — это составление вместе с женой, художницей и архитектором, «Избранного» по «Толковому словарю» В. И. Даля. В 2001 г. эта книга вышла в свет. В эти же годы Валентин Дмитриевич много времени уделяет передачам по радио и телевидению. Он сочиняет музыку для своих стихов, выступает с музыкальными группами.

Умер Валентин Дмитриевич 15 апреля 1998 года в Москве.