Валентин Гафт родился 2 сентября 1935 года в Москве в еврейской семье, приехавшей из Прилук (Черниговская область).
В школе Валентин начал участвовать в самодеятельности, играл в школьных спектаклях. Поступать в театральное училище решил тайком и подал документы сразу в Щукинское училище и в Школу-студию МХАТ. Случайно, за два дня до экзаменов, встретил на улице знаменитого актёра Сергея Столярова и попросил «прослушать» его. Столяров удивился, но не отказал и даже помог советами. В Щукинском училище Валентин Гафт прошёл первый тур, но не прошёл второй. Однако в школу-студию МХАТ он поступил с первой попытки, сдав экзамен на «отлично». В 1957 году окончил Школу-студию МХАТ (мастерская В. О. Топоркова).
В 1957 году дебютировал на сцене Театра имени Моссовета (с рекомендациями от Д. Н. Журавлёва). Через некоторое время перешёл в Московский драматический театр (ныне Театр на Малой Бронной). Настоящие работы начали получаться только у А. В. Эфроса в Театре имени Ленинского комсомола (ныне «Ленком»). С 1969 года — актёр театра «Современник».
Дебютировал в кино в 1956 году в фильме «Убийство на улице Данте» (в роли одного из эпизодических персонажей — убийцы). Пользовался большой популярностью в ролях «кинозлодеев», обладая ярко выраженной отрицательной харизмой.
Многим зрителям Валентин Иосифович запомнился яркими ролями в остросоциальных кинокартинах Эльдара Рязанова «Гараж», «О бедном гусаре замолвите слово», «Забытая мелодия для флейты», «Небеса обетованные», «Старые клячи», «Карнавальная ночь 2, или 50 лет спустя».
14 декабря 2017 года был экстренно госпитализирован после неудачного падения, в связи с чем театр «Современник» перенёс заявленный на 15 декабря 2017 года спектакль «Пока существует пространство» на 5 февраля 2018 года.
Валентин Гафт неоднократно выступал в защиту животных: за принятие закона против жестокого обращения, введение поста Уполномоченного по правам животных, прекращение преследования ветеринаров за использование наркоза. В 2000 году был среди деятелей культуры, осудивших возвращение к советскому гимну на музыку Александрова.
В марте 2014 года Гафт, по утверждению украинского активиста Майдана Мустафы Найема, подписался под обращением деятелей российской культуры против политики Президента России Владимира Путина по отношению к Украине. В 2015 году Министерство культуры Украины включило его в так называемый «белый список» артистов, которые «поддерживают территориальную целостность и суверенитет страны». Актёр связал этот факт с публикацией в сети от его имени стихотворений с критикой в адрес российских властей, авторство которых он опроверг. В том же году Валентин Гафт назвал себя «путинцем». Он заявил, что доверяет российскому телевидению и государству, считает передачу Крыма Украине несправедливой и возлагает ответственность за войну на Донбассе на Киев. После этого артист был включён в перечень лиц, создающих угрозу национальной безопасности Украины. По мнению Гафта, это сделано из-за его любви к своей стране и своему президенту, так как он не считает украинцев врагами.
Валентин Гафт скончался 12 декабря 2020 года на 86-м году жизни в своём загородном подмосковном доме в посёлке Жаворонки после продолжительной болезни от инсульта.