Обучалась в школе № 167 в Куйбышеве. Закончила ГИТИС (ученица Андрея Алексеевича Попова), с 1979 года игралась в Театре Русской Армии. Первую роль в театре сыграла в спектакле «Усвятские шлемоносцы».

В конце 1980-х Валентина вышла замуж за француза и в 1991 году уехала во Францию. Супруг занимается дублированием кинофильмов, у их с Валентиной своя компания. Приезжала вкупе с супругом в Самару, где похоронены её предки. В текущее время проживает в Париже, занимается озвучиванием и переводом кинопродукции.

28 декабря 2009 года в эфир Первого канала вышла программка «Ожидай меня», в какой однокурсники Валентины Воилковой, также Владимир Михайлович Зельдин попросили отклинуться её или тех, кто о ней что-либо знает, так как информация о её судьбе носила противоречивый нрав (прогуливались даже слухи, что её нет в живых). 11 января 2010 года Валентина Воилкова отдала о для себя знать, позвонив Владимиру Зельдину.

Роли в Театре

• «Усвятские шлемоносцы» — Антонина
• «Мгновение над пропастью» — Леночка
• «Дама с камелиями» — танцы и интермедии
• «Солдат и Ева» — Ева
• «Кортик» — Элен Буш
• «Старик» — Татьяна
• телеспектакль ЦТ «Маскарад» (режиссёр М. Козаков, 1985) — Племянница
• «Имя необычного Потёмкина…» — Екатерина Долгорукая
• «Моя профессия — синьор из общества» — Фьорелла
• «Игрок» (режиссёр В. Саркисов) — Мадмуазель Бланш
• «Аномалы» — Нина
• «Идиот» (режиссёр Ю.Ерёмин) — одна из сестёр Епанчиных

Фильмография

• 1978 — Обычное волшебство (ТВ) — Оринтия
• 1978 — Версия полковника Зорина — женщина Рустама
• 1979 — Город принял — потерпевшая (женщина, которой докучал телефонный хулиган)
• 1979 — Приключения Электроника — торговец в универмаге
• 1981 — Будьте моим супругом — курортница
• 1981 — Кольцо из Амстердама — Елена, студентка института культуры
• 1982 — Покровские ворота — Рита
• 1984 — Колье Шарлотты (ТВ) — Светлана Кораблёва
• 1984 — Наследие — Клава
• 1985 — «Сцены из катастрофы М. Лермонтова „Маскарад“» (ТВ) — Племянница
• 1987 — Под знаком красноватого Креста (ТВ) — Марина
• 1988 — Арестант замка Иф — госпожа Элоиз де Вильфор
• 1989 — Романтик