Валентин Павлов родился в Москве в 1905 году. Его отец Ефим Павлов, выходец из крестьянской семьи, был известным фотографом, владельцем собственного ателье. Оно располагалось в доме Лангера на Арбате, по соседству с одним из первых кинотеатров и литературным кафе, завсегдатаями которого были Маяковский, братья Бурлюк, Есенин. Еще более известен был дядя будущего кинооператора, фотограф Петр Павлов, лауреат премий многочисленных фотовыставок. Именно он сделал знаменитый снимок Чехова, читающего «Чайку» артистам МХАТа.
Валентин также с детства увлекался фотографией и сохранил это хобби на всю жизнь, однако новое искусство кинематографа казалось ему более привлекательным. Окончив школу, Павлов поступает в 1925 году в Государственный техникум кинематографии — будущий ВГИК. Его однокурсниками были друзья детства, операторы Михаил Кириллов и Глеб Троянский.
В 1926 году в результате несчастного случая погиб младший брат Валентина, Юрий. В следующем году скоропостижно скончался его отец.
После окончания ГИК в 1930 году Валентин, отслужив в армии, стал штатным сотрудником «Союзкино», как и его родной брат, звукооператор Александр Павлов. Он сразу начал работать в звуковом кино, с фильма Ивана Правова и Ольги Преображенской 1933 года «Одна радость». После съемок не сохранившихся «Весенних дней» («Энтузиастов») Рубена Симонова, Павлов в 1935 году работает на картине Правова и Преображенской «Вражьи тропы» — о раскулачивании в Казахстане.
В 1937 году мать Павлова была репрессирована и отправлена в ссылку, где умерла в 1941 году.
В 1939 Павлов в третий раз работает с Преображенской и Правовым, снимая масштабный фильм «Степан Разин». Здесь он знакомится с Ниной Зорской, игравшей персидскую княжну. После выхода «Разина» критика отмечала работу оператора, которому, вместе с художником Владимиром Егоровым, удалось показать своеобразный колорит XVII века при пристальном внимании к деталям. В 1941 году Правов был репрессирован, отправлен в лагерь, а затем — в ссылку. «Степан Разин» на долгие годы лег «на полку».
В 1940 году Павлов женится на Зорской. Тогда же он впервые снимает фильм Пырьева — картину «Любимая девушка». Это стало началом двадцатилетней совместной работы оператора и режиссера. За «Девушкой» следуют «Свинарка и пастух», «Секретарь райкома», «В шесть часов вечера после войны». Манера Павлова стала значительной частью эстетики фильмов Пырьева, которую позднее характеризовали и как псевдонародный лубок, и как поэтизацию действительности. Эти работы неизменно вызывают огромный успех у публики и пользуются одобрением властей. Во время войны, в эвакуации в Казахстане у Павлова и Зорской рождается первый сын, Александр. В 1943 Зорская играет отрицательную героиню Соню в фильме Александра Иванова и Бориса Столпера «Жди меня», после чего фактически перестает появляться в заметных ролях на экране.
Уже после войны Павлов сам работает со Столпером над драмой «Наше сердце», а также снимает режиссерский дебют Михаила Жарова «Беспокойное хозяйство». Эта эксцентрическая комедия на военную тему сценаристов братьев Тур вызвала резкую критику за «безыдейность». Павлов возвращается к работе с Пырьевым. «Сказание о земле сибирской» и «Кубанские казаки» укрепляют славу дуэта. Специалисты отмечают роль снятых Павловым «сказочных» пейзажей в первых советских цветных музыкальных картинах. За «Сказание» Павлов удостаивается Сталинской премии I степени и Ордена Ленина, в том же 1948 году он вступает в ВКП(б). Также оператор был лауреатом Сталинских премий II степени за «Свинарку и пастуха» и «Кубанских казаков».
В 1954-м году Пырьев и Павлов снимают семейную драму «Испытание верности». Во время подготовки к съемкам фильма, тремя годами раньше, оператор едва не разбился на самолете под Воркутой. «Испытание» стало переходной картиной в творчестве Пырьева, отошедшего от музыкальных комедий. В 1950-е он и Павлов открывают серию экранизаций Достоевского фильмами «Идиот» и «Белые ночи. Работавшие с режиссером и оператором Ладынина и Владимир Зельдин рассказывают о Павлове как об очень тихом и мягком человеке, который обладал даром успокаивать и уравновешивать темпераментного Пырьева. Иногда его голос имел решающее значение: Нина Гребешкова вспоминала, что Пырьев собирался снимать в роли князя Мышкина молодого выпускника ВГИКа Леонида Гайдая, но Павлов отговорил режиссера, мотивируя тем, что у Гайдая «слепые глаза», а у Мышкина должен быть «ясный взгляд». Именно в фильмах по Достоевскому сам Пырьев придавал особое значение крупным планам и выражению глаз артистов.
В 1956 году Павлов снимает фильм Ефима Дзигана «Пролог» о революции 1905 года. Убежденный коммунист, он, по свидетельству младшего сына Сергея Павлова, с надеждой встречает XX съезд КПСС и развенчание культа личности.
Последней совместной работой оператора с Пырьевым стал фильм «Наш общий друг». Режиссер в 1961 году решил обратиться к «современной» тематике, картина провалилась в прокате и сильно критиковалась за несоответствующую духу времени эстетику. Приближалась опала Пырьева. Все это, по-видимому, стало причиной разрыва сотрудничества Павлова с его главным режиссером.
В 1965 Павлов снимает ленту Александра Файнциммера «Спящий лев», а затем переключается на создание учебных фильмов вместе со своим другом Федором Проворовым. Последней работой оператора стала короткометражка 1969 года «У Лукоморья».
В 1972 году Павлов пережил инсульт и окончательно вышел на пенсию. Он скончался в Москве, в 1986 году. Его дети Александр и Сергей стали научным сотрудником и инженером связи, а внучка Ольга Лавренкова работает фотографом.
Андрей Гореликов
