Родилась будущая героиня 10 мая 1909 года в Харькове. Стать лётчицей ей было суждено с рождения, так как её отец Степан Васильевич был известным изобретателем, авиаконструктором и лётчиком. Мама Надежда Андреевна, будучи швеёй, тоже увлеченно помогала мужу в освоении неба: шила из парусины обшивку для крыльев аэропланов.
Маленькой Валентине было 2,5 года, когда она, привязанная к папе ремнями, впервые поднялась с ним в небо. А в 14 лет уже совершила первый самостоятельный полёт на слёте планеристов в Коктебеле.
В 1928 году Валентина была зачислена в Харьковский аэроклуб, который окончила за 3 месяца. Учиться лётному мастерству в родном Харькове дальше возможности не было, поэтому девушка поступила сначала в Тульскую лётную школу ОСОАВИАХИМ, а в 1929 году – в Пензенскую школу лётных инструкторов. При этом увлекалась ещё и планерным спортом.
Работая в 1930-33 годах инструктором в Тульском аэроклубе, Валентина воспитала десятки будущих пилотов. Одним из её выпускников был Борис Сафонов, будущий дважды Герой Советского Союза.
В 1934-35 годах девушка работала в авиаэскадрилье, агитирующей девушек вступать в аэроклубы и с этой миссией облетела всю страну. За культурно-просветительскую работу была удостоена ордена Трудового Красного Знамени. В это же время вышла замуж за коллегу В.А. Соколова и осенью 1936 года родила сына, которого назвали Валерием.
1930-е годы в авиации – это время рекордов, которые считались подтверждением высшего класса пилота. Соревновались в дальности перелётов, их высоте и скорости.
Всего за один месяц (октябрь 1937 г.) Гризодубова на спортивных самолётах Як установила 5 мировых авиарекордов для женщин. За что удостоилась ордена Красной Звезды. Далее она, что называется, вошла во вкус. И решила побить рекорд дальности полёта французских лётчиц, который составлял 4 тысячи километров.
Для начала потребовалось собрать экипаж. Валентина пригласила штурманом Марину Раскову, вторым пилотом – Полину Осипенко. Но совершить дальний перелёт можно было только на военном бомбардировщике, а на подобных самолётах девушки раньше не летали. Гризодубова уговорила руководство доверить её группе дальний бомбардировщик АНТ-37, которому дала название «Родина».
24-25 сентября 1938 года команда Гризодубовой совершила перелёт от Москвы до Дальнего Востока, преодолев за 26,5 часов 6450 километров. Когда самолёт пролетал над Уралом, радиосвязь с землёй прервалась. Поэтому запланированная посадка в Комсомольске-на-Амуре не состоялась, экипаж пролетел мимо.
Топлива оставалось мало, и Валентина приняла решение садиться с убранными шасси в тайге. Она приказала выпрыгнуть Расковой с парашютом, после чего посадила самолет на болото. Нашли его быстро, а вот Раскову – только через 10 дней.
За этот подвиг все члены экипажа были удостоены званий Героев Советского Союза
Перед войной Валентина Степановна работала начальником Управления международных полетов гражданского воздушного флота, одновременно обучаясь в Ленинграде по профильной специальности. Проявила себя грамотным руководителем. При ней парк самолётов увеличился в 4 раза, были открыты регулярные авиарейсы во многие европейские страны.
С марта 1942 по октябрь 1943 г.г. Валентина Гризодубова командовала полком дальней авиации. Полк был мужским. Простые лётчики относились к женщине-командиру без неприязни, уважая её должность, заслуги перед Родиной и то, что она лично совершила около 200 боевых вылетов. Хуже было отношение к ней со стороны вышестоящих командиров, пытавшихся всячески её игнорировать, а при случае даже унизить. За всю войну полковник Гризодубова была награждена только одним орденом – Отечественной войны. Несмотря на то, что полк был успешным и даже стал гвардейским.
Был случай, когда её не оказалось в списках награжденных медалью «За оборону Ленинграда». Тогда весь полк отказался принимать медали, пока справедливость не восторжествовала. В конце концов, она не выдержала и написала письмо в адрес Верховного Главнокомандующего. Об этом узнал командующий дальней авиации А.Е. Голованов, который пришёл в бешенство и сделал упреждающий шаг: написал встречное письмо, где обвинил Гризодубову в отсутствии дисциплины в полку, частых авиапроисшествиях и неуёмном желании стать генералом.
Используя связи, Голованов добился, чтобы его письмо Сталину передали первым. А потом сумел перетянуть на свою сторону Маленкова, которому вождь поручил разобраться. В итоге Валентину Степановну от командования полком отстранили. К её чести, об этом конфликте она никогда не высказывалась публично. В отличие от Голованова, красочно расписавшим его в своих мемуарах, словно упиваясь победой над знаменитой женщиной.
С 1946 года Валентина Степановна была в запасе. Работала заместителем начальника НИИ-17 (Институт приборостроения) по лётной части. Занималась контролем испытаний радиоэлектронного оборудования для авиации и лично корректировала многие процессы. Интерес к этому делу передался ей ещё от отца. А в 1963 году она инициировала создание научного лётно-испытательного центра на экспериментальном аэродроме в Солнцево, который возглавила.
В 1972 году Валентина Степановна вернулась в Институт приборостроения, в котором работала до конца жизни. В 1986 году была удостоена звания Героя Социалистического Труда.
Скончалась прославленная лётчица 28 апреля 1993 года. Похоронена на Новодевичьем кладбище.
Память о В.С. Гризодубовой увековечена памятниками и бюстами, названиями улиц и площадей, авиационных соединений и предприятий
