Валентина Ивановна Гагарина родилась 15 декабря 1935 года, по другим сведениям 16 декабря в семье Ивана Тимофеевича (ум. 1975) и Анны Леонидовны Горячевых (ум. 1985).Окончила Оренбургское медицинское училище. Работала в лаборатории Медицинского управления Центра управления полётами.
В настоящее время находится на пенсии, проработав всю жизнь медсестрой и лаборантом-биохимиком.Живёт в Звёздном городке в Щёлковском районе Московской области.
В 1981 году Валентина Ивановна написала первую книгу в память о Гагарине — «108 минут и вся жизнь» . Неоднократно издавались воспоминания В. И. Гагариной.После смерти мужа не даёт интервью. Участвует в мероприятиях, посвящённых первому космонавту, встречается с первыми людьми страны, помогает музею Юрия Гагарина, передала туда личные вещи мужа.Личная жизнь27 октября 1957 года в Оренбурге она вышла замуж за лётчика Юрия Гагарина.
В Оренбурге, в доме, где жила семья Валентины, впоследствии был открыт Музей-квартира Юрия и Валентины Гагариных. У Гагариных родились две дочери: Елена и Галина. 12 апреля 1961 года её муж первым в мире полетел в космос и стал знаменитым на весь мир. Слава коснулась и его семьи, их часто фотографировали, показывали по телевидению, брали интервью, у них в гостях бывали разные знаменитые люди тех лет: политики, космонавты, артисты, певцы. 27 марта 1968 года её муж погиб. Больше она замуж не выходила.ДетиЕлена Гагарина (род. 17 апреля 1959), генеральный директор музея-заповедника «Московский Кремль» .Галина Гагарина (род. 7 марта 1961), преподаватель РЭУ им. Г. В. Плеханова.ВнукиЕкатерина Караваева (дочь Елены), училась в МГУ, работает так же, как и мать, в музее-заповеднике «Московский Кремль» .Юрий Кондратчик (сын Галины), учился в МГУ.Сестра — Мария.