Всего в семействе Сперантовых было девять детей. Пытаясь прокормить многочисленную семью, отец Валентины подорвал здоровье, и умер, когда Валентине было всего десять лет. С этого времени на нее легли домашние хлопоты и заботы о младших братьях и сестрах. Театр занимал огромное место в жизни Валентины с самого детства. В семье Сперантовых часто устраивались любительские представления. Маленькая Валентина с самых ранних лет помогала готовить спектакли, рисовала декорации, шила костюмы, а когда подросла – начала активно участвовать в семейных представлениях. Впервые на сцену семейного театра Сперантовых Валя вышла в шестилетнем возрасте.
В пьесе «Дочь извозчика» ей досталась небольшая роль без слов. Почти все следующие персонажи, которых играла Валентина в домашних постановках, были мальчишки. Именно это амплуа позже стало главным в актерской карьере Сперантовой. Приехав в Москву Валентина поступила учиться во ВХУТЕМАС, но узнав, что открывается театральная студия перешла в Театральный техникум им. А.В.Луначарского, который и закончила в 1925 году. Театральная карьера сперантовой проходила в детских театрах. За свою театральную историю Валентина Сперантова сыграла множество мальчишеских характеров — Егорку, Геальмара, Степка, Тома Кенти, Ганьку, Ваню Солнцева, Шуру Бадейкина, Кая, Митю, Володю Дубинина и многие другие роли. Главной темой творчества Сперантовой было рождение и формирование героического в ребенке. С середины 1930-х годов, на пике своей славы, Валентина Сперантова стала работать на Всесоюзном радио, озвучивая роли в детских спектаклях. В это время в ее послужном списке появились роли Тимура в «Тимуре и его команде», Иртыша в «Бумбараше», Димки из «Р. В. С.», а в «Мальчише-Кибальчише» она одна сыграла в радиоспектакле все роли, начиная от Мальчиша-Кибальчиша и заканчивая Главным Буржуином. Семейная жизнь Валентины Сперантовой складывалась не так гладко, как ее карьера. Первый раз она вышла замуж в конце 1920-х годов за Николая Гусельникова, который в то время работал на строительстве Днепрогэс. В этом браке у Сперантовой родилась дочка, получившая имя Оксана. Семья просуществовала недолго: в середине 1930-х годов Гусельников был направлен на строительство в Караганду.
Сперантова не смогла оставить любимую работу, Николай уехал один, и встретил другую женщину. Несколько лет Сперантова ждала мужа, но, впоследствии оформила развод и вышла замуж за бывшего директора театра Мейерхольда Михаила Никонова. В 1940 году у Сперантовой родилась дочь Наталья. Во время войны Сперантова оставила театральную деятельность. Отправив детей в эвакуацию, в Пермскую область, Валентина Александровна с мужем стали участвовать во фронтовых бригадах, а в 1943 году ее дети вернулись в Москву, где семье удалось получить отдельное жилье на Садовом кольце. До конца 1950-х годов актриса сыграла несколько очень серьезных ролей. На ее счету были роли Коробочки из «Мертвых душ», миссис Корни из «Оливера Твиста», Кукушкиной в «Доходном месте», миссис Гарпер в «Томе Сойере» и Ольги Шиловой в «Неравном бою». Однако, несмотря на переход во «взрослые» амплуа, Сперантова не оставила без внимания свою главную аудиторию – детей. С конца 1940-х годов она активно занималась озвучанием мульфильмов. Ее голос звучал в мультфильмах «Конёк-Горбунок», «Полет на луну», «Золотая антилопа», «Заколдованный мальчик», «Сказка о Мальчише-Кибальчише», «Дядя Степа», «Человечка нарисовал я» и многих других анимационных фильмах. Несмотря на невероятную популярность Сперантовой в театре, в кино ее долго не приглашали. Дебютировала в кино она в лишь 1953 году, сыграв роль бабушки Симы в киноленте «Алеша Птицын вырабатывает характер», после чего не снималась семь лет. В 1960 году режиссер Анатолий Эфрос занялся экранизацией пьесы Виктора Розова «В поисках радости», которую поставил тремя годами раньше в Центральном детском театре. В обеих вариантах постановки роль матери главного героя, Клавдии Савиной, исполнила Валентина Сперантова. Эта роль принесла ей всесоюзную славу и стала настоящим триумфом Сперантовой как киноактрисы. В 1960-е годы Валентина Александровна снялась в десятке лент, среди которых «Два билета на дневной сеанс», «Случай из следственной практики» и «Служили два товарища». В конце 1960-х годов у актрисы умер муж, с которым они прожили вместе более тридцати лет, а в 1970 году Сперантова получила звание народной артистки СССР. Следующие десять лет она много снималась в кино, на ее счету было 13 киноработ. Самыми известными из них стали роли Сперантовой в фильмах «Большая перемена» в 1973 году, «Три дня в Москве» в 1975 году и «Длинное длинное дело» в 1976 году. Зрителям ее работы очень нравились. В 70-х у Валентины Сперантовой появились проблемы с сердцем и ей посоветовали снизить нагрузки в театре. Но характер актрисы не позволял ей сидеть сложа руки. Она продолжала играть в театре, хоть и реже, преподавала в Театральном училище имени М. Щепкина, работала на радио, которому отдала более 40 лет. В декабре 1977 года, после очередного сердечного приступа Сперантову госпитализировали, а 7 января 1978 года актрисы не стало. Её похоронили в Москве на Новодевичьем кладбище рядом со вторым мужем Михаилом Семеновичем Никоновым,