Учился в 222-й средней школе (Петришуле). Окончил художественную школу при Академии художеств (учился вместе с Олегом Григорьевым, Михаилом Шемякиным), художественный институт. В 1969 году окончил ВГИК.
В 2011 году о жизни Валерия Плотникова был снят документальный фильм «Фотограф» (реж. Надежда Абрамова). Фильм завоевал приз «Лучший фильм-портрет» на IV Международном теле-кинофестивале «Профессия-журналист», прошедшем 30 октября 2012 года в Москве.
После окончания ВГИКа занялся профессиональной фотографией, специализируясь на портретной съёмке. Среди работ Валерия Плотникова — широко известные серии фотографий Владимира Высоцкого, Лили Брик и Сергея Параджанова, Аллы Пугачёвой, Юрия Богатырёва, Анастасии Вертинской, Бориса Эйфмана и многие другие. Известен под псевдонимом Валерий Петербургский.
В фильме Анатолия Эфроса «В четверг и больше никогда» (1977) по повести Андрея Битова «Заповедник» снялся в роли фотографа.