Профессиональную карьеру в кинематографе начинал разнорабочим на киностудии «Ленфильм» (1980—1982) — в съемочных группах Динары Асановой, Ильи Авербаха, Михаила Ершова, Владимира Фетина, Сергея Овчарова и других.
В 1982 году принят ассистентом оператора на Ленинградскую студию документальных фильмов.Работал в съёмочных группах Алексея Учителя, Николая Обуховича, Сергея Скворцова, Павла Когана.
В 1984 году поступил на сценарное отделение Высших курсов сценаристов и режиссёров Госкино СССР (мастерская Леонида Гуревича).
В 1989 году закончил обучение по специальности режиссёр неигрового кино ВКСР.
В последующие годы по сценариям Валерия Балаяна поставлены более 40 документальных фильмов и более 60 он снял самостоятельно как режиссёр.Кроме того, Валерий Балаян на протяжении ряда лет работал в штате телекомпании РЕН-ТВ, где производил ток-шоу для детей и цикловые передачи в жанре репортажа (1998—2000 годы), а также в телекомпаниях «Альма-Матер» (главный режиссёр), «Культура» , РТР (Телеканал «Россия» ), ТВЦ и АСС-ТВ («Цивилизация» ) — (режиссёр-постановщик).
С 2003 по 2008 год — преподаватель кинодраматургии Всероссийского Государственного института кинематографии (ВГИК).
С 2012 по 2014 год — руководитель мастерской режиссуры и продюсирования документального фильма Высшей школы журналистики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ) (Москва).
С 2014 года преподаёт и читает лекции по своим специальностям, а также по гражданскому образованию взрослых на Украине