Валентина Петровна Дворянинова родилась 2 февраля 1933 года в Дятьково Брянской области в семье военного, служащего пограничных войск.
В связи с назначением отца в Закавказский пограничный округ семья переехала в Баку, а затем в Тбилиси, где Валя обучалась в школе и занималась пением в детском ансамбле Тбилисского Дворца пионеров.
Сразу после освобождения от фашистких оккупантов Одессы Пётр Павлович получил назначение в этот город, где Валентина поступила в музыкальное училище и успешно выступала в пограничном ансамбле.
В 1950 году Дворянинова приехала в Москву и была принята в музыкальное училище при консерватории. В 1953 году она начала свои выступления на сцене Большого театра в составе хора. С 1957 по 1963 гг. Валентина Дворянинова успешно выступала в качестве солистки оркеста под управлением Олега Лундстрема, а затем стала солисткой Москонцерта. Особенно плодотворным было её сотрудничество с композиторами А.Петровым, Я.Френкелем, В.Дмитриевым и А.Эшпаем.
В.Дворянин