Валерий Николаевич Захаров родился 21 марта 1955 года в с. Хлопово Новомосковского района Тульской области.
В 1978 году окончил энергетический факультет Новомосковского филиала Московского химико-технологического института им Д.И. Менделеева, получив квалификацию «инженер по автоматизации химико-технологических процессов», в 1979 году окончил Ленинградский технологический институт по специальности «автоматизация проектирования».
В 1978–1984 гг. — на кафедре вычислительной техники Новомосковского филиала Московского химико-технологического института им Д.И. Менделеева: прошёл путь от математика-программиста до начальника ЭВМ. В 1984–1989 гг. — в Подмосковном научно-исследовательском и проектно-конструкторском угольном институте (ПНИУИ, г. Новомосковск, Тульской области): научный сотрудник, старший научный сотрудник Отдела горной геофизики и осушения шахт. Одновременно обучался в заочной аспирантуре Всесоюзного научно-исследовательского маркшейдерского института (ВНИМИ) г. Ленинграда.
В 1989 году по распоряжению Минуглепрома был направлен в Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского маркшейдерского института (ВНИМИ), где прошёл путь от старшего научного сотрудника до заведующего Лабораторией математического моделирования и разработки программного обеспечения Отдела горной геофизики.
После распада СССР вынужден был в 1994 году вернуться в Россию, продолжил работу старшим научным сотрудником в ПНИУИ. В 1997–2004 году избирается по конкурсу на должность заведующего Лабораторией горного давления Института горного дела им. А.А. Скочинского, впоследствии реорганизованного в Национальный научный центр — Институт горного дела им. А.А. Скочинского (ННЦ ГП — ИГД им. А.А. Скочинского, г. Люберцы, Московской области), далее там же —заведующий Отделением геоинформационных технологий, директор Института геотехнологий минерально-сырьевых ресурсов — заместитель генерального директора ННЦ ГП — ИГД им. А.А. Скочинского.
С 2004 года — в Институте проблем комплексного освоения недр РАН (ИПКОН РАН): ведущий научный сотрудник в Отделе геотехнологических проблем комплексного освоения недр, заведующий Лабораторией геоинформационных систем геотехнологий, с 2011 года — заместитель директора по научной работе, и. о. директора, с 2012 по 2025 год — директор ИПКОН РАН. В настоящее время - научный руководитель института.
В 1995 году защитил кандидатскую диссертацию «Прогнозирование аномально-напряжённых зон методами шахтной сейсморазведки при подземной разработке угольных месторождений», в 2003 году защитил докторскую диссертацию «Разработка методологии и обоснование критериев прогнозирования состояния горного массива сейсмоакустическими методами при подземной угледобыче», с 2009 года — профессор.
С 2022 года — заместитель академика-секретаря Отделения наук о Земле РАН.
Член-корреспондент РАН c 2016 года, академик РАН c 2022 года — Отделение наук о Земле.
В.Н. Захаров — член Межведомственной комиссии Совета Безопасности РФ по экологической безопасности, президент Российской технологической платформы «Твёрдые полезные ископаемые», сопредседатель международного организационного комитета Всемирного горного конгресса, вице-президент Евразийского горного конгресса, эксперт по шахтному метану Европейской экономической комиссии ООН.
В.Н. Захаров — член бюро Научного совета «Окружающая среда и транспорт», член Экспертного совета РФФИ, руководитель экспертной группы при Экспертном совете РНФ, председатель учёного совета и член диссертационного совета ИПКОН РАН, председатель Государственной аттестационной комиссии Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова (филиал, г. Мирный).
Лауреат премии имени Н.В. Мельникова РАН — за цикл работ по теории и методологии геоинформационного обеспечения комплексного освоения недр на основе методов геоконтроля, дважды лауреат премии имени А.А. Скочинского, отмечен юбилейной медалью «300 лет Российской академии наук».
Награждён медалями ордена «За заслуги перед Отечеством» II и I степени. Удостоен звания «Почётный разведчик недр», Почётного знака «Шахтерская слава» III, II и I степеней (2000 г., 2002 г., 2015 г.).