Народився Валерій Лобановський у Києві. Його тато походив з роду Лобко-Лобановських, відомого з 18 ст., а мама була рідною сестрою письменника Олександра Бойченка.
Вчився в школі на проспекті, який названо його іменем. У 13 років Валерія Лобановського віддали до футбольної секції дитячої спортивної школи. Середню школу він закінчив зі срібною медаллю. Єдину четвірку в атестаті отримав з російської мови.
Навчався в Київському політехнічному інституті, а закінчив Одеський політехнічний. Був хорошим шахістом, грав у складі факультетської команди на першість КПІ. Вищої спортивної освіти Валерій Лобановський не мав.
У 1957 р. 18-річного Лобановського запросили до дублю “Динамо” (Київ). У 1960 р. став футболістом основного складу, де провів шість років до переходу в одеський “Чорноморець”. Потім грав у донецькому “Шахтарі”. В цілому він зіграв 258 матчів в рамках чемпіонатів срср. За цей час забив 71 гол.
Професійні виступи Валерій Лобановський швидко закінчив і в 29 років перейшов на тренерську роботу, очоливши “Дніпро”, а в 1973 р. його запросили до київського “Динамо”.
За роки тренерства Лобановського київське “Динамо” вісім разів ставало чемпіоном срср та шість разів – володарем Кубка. У 1975 р. київське “Динамо” здобуло Кубок кубків і Суперкубок УЕФА. Такого послужного списку більше не мав жоден із тренерів команд радянського союзу. У різні роки Валерій Лобановський очолював і збірну СРСР, тренував збірну Об’єднаних Арабських Еміратів і Кувейту.
“Тренер повинен вчитися все життя. Якщо зачерствів, перестав вчитися – значить, перестав бути тренером.”, – говорив Валерій Лобановський.
У 2009 році Валерій Лобановський за версією журналу World Soccer увійшов до списку 50 кращих тренерів світу за 50 років (1959-2009).
Відомо, що він надзвичайно любив джаз та колекціонував музичні записи з цього напрямком. Також він намагався вести футболістів на культурні заходи. Зокрема, до театру. Також спортсмени ходили в кіно та на різні екскурсії.
7 травня 2002 р. в Запоріжжі під час матчу “Динамо” з “Металургом” у Валерія Лобаноського стався інсульт, лікарі тиждень боролися за його життя. 13 травня його серце зупинилося. Йому були лише 63 роки.
Одразу Валерію Лобановському (посмертно) було надане звання Героя України. 15 травня 2002 року, після смерті видатного тренера Валерія Лобановського, київський стадіон «Динамо» названо його іменем.
З 2015 року його ім’я має проспект у Голосіївському та Солом’янському районах столиці.
У 2017 році офіційний сайт УЄФА опублікував список з десяти тренерів, які зробили найбільший внесок у розвиток футболу з моменту заснування Союзу європейських футбольних асоціацій у 1954 році. До десятки найкращих увійшов легендарний тренер київського «Динамо» Валерій Васильович Лобановський, якого сайт організації у своєму матеріалі назвав «футбольним науковцем».