В 1916 году по окончании школы отец направляет его на учебу в Череповецкое техническое училище. Однако закончить его Валерию не удалось: в 1918 году училище из-за разрухи в стране было временно закрыто.

Осенью 1919 года Валерий вступает добровольцем в Красну Армию. В 1921 году добивается путевки в Егорьевскую авиационную теоретическую школу.

По ее окончании - в 1922 году - был переведен в Борисоглебскую авиационную школу, а затем направлен в Московскую школу высшего пилотажа, а после этого - в Серпуховскую школу воздушного боя.

В июне 1924 года военный летчик-истребитель Чкалов был направлен для прохождения службы в Ленинградскую Краснознаменную авиаэскадрилью им. П.Н. Нестерова. Уже тогда В.П. Чкалов являлся виртуозным мастером высшего пилотажа. В 1927 году он был направлен в Москву как лучший летчик Ленинградской авиаэскадрильи для участия в параде в честь 10-й годовщины Октябрьской революции.

В марте 1928 года был переведен на службу в Брянскую авиабригаду. В Брянске он совершил аварию и был уволен из армии.

В 1929 году поступает на работу в Ленинградский Осоавиахим, возглавляет школу планеристов.

В ноябре 1930 года В.П. Чкалов был восстановлен в ВВС как военный летчик. Был зачислен на работу летчиком-испытателем в Московский научно-испытательный институт ВВС. За два года работы в НИИ Чкалов совершил более 800 испытательных полетов, освоив технику пилотирования 30 типов самолетов.

В январе 1933 года был назначен на работу летчиком-испытателем Московского авиационного завода им. Менжинского. На заводе испытывал лучшие самолеты-истребители 30-х годов. Это истребитель бипланной системы И-15 с последующими модификациями и один из первых монопланов истребитель И-16.

В.П. Чкалов принимал участие в испытаниях истребителей танков "ВИТ-1", "ВИТ-2", а также тяжелых бомбардировщиков "ТБ-1", "ТБ-3".

5 мая 1935 года авиаконструктор Н.Н. Поликарпов и летчик-испытатель В.П. Чкалов за создание лучших самолетов-истребителей были награждены высшей правительственной наградой - орденом Ленина.

Осенью 1935 года Г.Ф. Байдуков, товарищ Чкалова по работе в НИИ ВВС, обращается к нему с предложением возглавить экипаж самолета АНТ-25 для перелета через Северный полюс в США. Чкалов соглашается с этим предложением.

Весной 1936 года экипаж в составе В.П. Чкалова, Г.Ф. Байдукова, А.В. Белякова обращается в правительство с просьбой о разрешении на перелет. Однако первоначально экипажу было дано разрешение на перелет по маршруту Москва - Петропавловск-на-Камчатке. Началась подготовка экипажа и самолета к полету.

20 июля 1936 года экипаж В.П. Чкалова стартовал в этот легендарный перелет - на Дальний Восток.

22 июля через 56 часов полета в сложнейших метеорологических условиях Чкалов посадил гигантскую машину на узкой песчаной косе острова Удд.

9375 километров пройденного пути - таков итог этого перелета. За этот подвиг Чкалов, Байдуков и Беляков были удостоены звания Героя Советского Союза, награждены орденом Ленина.

В этом же, 1936-м году В.П. Чкалов и его соратники принимали участие во Всемирной Парижской авиавыставке. Там были представлены советские самолеты АНТ-25, ЦКБ-15 и ПС-35.

Мысль о перелете через Северный полюс в США не оставляла чкаловский экипаж. И вот, наконец, в мае 1937 года разрешение было получено. 18 июня 1937 года АНТ-25 взял старт для второго героического перелета. Полет через Северный полюс был еще более трудным, чем первый. Но воля и мужество летчиков победили. Полет был завершен 20 июля 1937 года в американском городе Ванкувер. Экипаж пробыл в воздухе без посадки 63 часа 25 минут и покрыл расстояние более 10 тысяч километров.

За осуществление этого перелета В.П. Чкалов и члены его экипажа были награждены орденом Красного Знамени.

12 декабря 1937 года на выборах в Верховный Совет В.П. Чкалов был избран депутатом в Совет Национальностей от трудящихся Горьковской области и Чувашии. С чувством высокой ответственности исполнял он свой депутатский долг.

Поселок Василево был переименован в Чкаловск при жизни Валерия Павловича в августе 1937 года.

Осенью 1938 года В.П. Чкалов находился в кратковременном отпуске у себя на родине.

1 декабря он был вызван в Москву для испытания самолета-истребителя И-180 конструкции Н.Н. Поликарпова. 15 декабря Чкалов впервые поднял самолет в воздух. У самолета отказал мотор, когда летчик шел уже на посадку. Валерий Павлович старался, прежде всего, спасти самолет. Кроме того, он опасался, что самолет упадет на жилые дома. Трагедия на этот раз оказалась неминуемой.

Похоронен Валерий Павлович в Москве, урна с его прахом лежит в Кремлевской стене.