Валентина Талызина родилась 22 января 1935 года в Омске. Сначала она училась в местном сельхозинституте, но бросила его и поступила в ГИТИС.

В кино она дебютировала в 1963 году, славу ей принесла роль Алевтины в фильме "Зигзаг удачи" (1968).

Талызина снималась в фильмах "Ирония судьбы, или С легким паром!" (1975), "Афоня" (1975), "О бедном гусаре замолвите слово" (1980), озвучивала маму Дяди Федора в мультфильме "Простоквашино".