Валентин Алексеевич Зайцев родился 28 сентября 1922 года в городе Костроме в семье рабочего.

В 1941 году был призван в Красную Армию. В 1942 окончил Краснодарскую военно-авиационную школу пилотов.

С ноября 1942 года воевал в составе 828-го штурмового авиационного полка на Карельском фронте: летчик, старший летчик, командир звена. В конце 1944 года полк вывезли из Заполярья, переформировали в Московском военном округе и передали в состав 4-й воздушной армии 2-го Белорусского фронта. Участник обороны Заполярья, Свирско-Петрозаводской, Петсамо-Киркинесской, Восточно-Прусской, Восточно-Померанской, Берлинской наступательных операции.

К апрелю 1945 года лейтенант Зайцев совершил 103 боевых вылета на бомбардировку и штурмовку стратегических объектов, аэродромов и скоплений войск противника. Нанес врагу большой урон в живой силе и боевой технике.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 18 августа 1945 года за образцовое выполнение заданий командования и проявленные мужество и героизм в боях с немецко-фашистскими захватчиками лейтенанту Валентину Алексеевичу Зайцеву присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

После войны продолжал службу в армии, служил в составе 10-й гвардейской штурмовой авиационной дивизии. С 1948 года — в запасе.

Жил в городе Краснодаре. Скончался 3 октября 1986 года.