Валентина Степановна Гризодубова родилась в Харькове (Украина) в семье авиаконструктора и изобретателя Степана Гризодубова.
Официальной датой ее рождения считается 31 января (по старому стилю 18 января) 1910 года, но из обнаруженных сотрудниками музея Гризодубовых в Харькове данных следует, что подлинная дата ее рождения — 10 мая (по старому стилю 27 апреля) 1909 года.
Впервые Валентина Гризодубова поднялась в небо в 2,5 года на отцовском аэроплане, привязанная к отцу ремнями. В 14 лет она совершила первый полет на планере в Коктебеле на слете планеристов.
Окончив среднюю школу и музыкальное училище по классу рояля, Гризодубова поступила в Харьковский технологический институт (ХТИ) и одновременно в консерваторию.
В ноябре 1928 года, будучи студенткой ХТИ, была зачислена в первый набор Харьковского Центрального аэроклуба. Пройдя трехмесячную летную подготовку, она получила звание пилота. Для продолжения обучения летному мастерству в Харькове не было возможностей, и Гризодубова, оставив институт, поступила в 1-ю Тульскую летно-спортивную школу ОСОАВИАХИМа (Общество содействия обороне, авиационному и химическому строительству).
В 1929 году окончила Пензенскую школу летчиков-инструкторов.
С 1930 года по 1933 год Гризодубова работала летчиком-инструктором в аэроклубе ОСОАВИАХИМа "Добролет" в Туле, затем — инструктором летной школы около подмосковной деревни Тушино.
В 1934-1935 годах — летчик агитэскадрильи имени М. Горького, базирующейся на Центральном аэродроме в Москве. Работая в эскадрилье, она облетела почти всю страну на различных типах самолетов того времени.
С 1936 года Валентина Гризодубова в рядах Красной армии. В 1937 году на самолетах УТ-1, УТ-2 и АИР-12 она установила пять мировых авиационных рекордов высоты, скорости и дальности полета.
24-25 сентября 1938 года в качестве командира экипажа на самолете АНТ-37 "Родина" вместе с летчицами Полиной Осипенко (второй пилот) и Мариной Расковой (штурман) совершила беспосадочный перелет из Москвы на Дальний Восток, установив мировой женский рекорд дальности полета (за 26 часов 29 минут преодолено расстояние в 6450 километров).
За выполнение этого перелета и проявленный при этом мужество и героизм 2 ноября 1938 года Валентине Гризодубовой было присвоено звание Героя Советского Союза.
В 1937-1946 годах — депутат Верховного Совета СССР.
В 1939 году была назначена начальником Управления международных воздушных линий СССР. Училась в Ленинградском институте инженеров гражданского воздушного флота.
Во время Великой Отечественной войны с марта 1942 года по октябрь 1943 года командовала 101-м полком авиации дальнего действия, с октября 1943 года — командир 31-го гвардейского бомбардировочного авиаполка.
Совершила около 200 боевых вылетов (в том числе 132 — ночных) на самолете Ли-2 на бомбардировку вражеских объектов и для доставки военных грузов партизанам.
В 1941-1945 годах была председателем Антифашистского комитета советских женщин.
В 1942-1945 годах — член Чрезвычайной государственной комиссии по установлению и расследованию злодеяний немецко-фашистских захватчиков.
С 1946 года полковник Валентина Гризодубова — в запасе.
С 1946 года по 1963 год была заместителем начальника НИИ-17 (позднее Институт приборостроения, в настоящее время Концерн радиостроения "Вега") по летной части. Гризодубова лично принимала участие в испытательных полетах по испытанию и доводке разрабатываемого в НИИ-17 радиолокационного оборудования.
В 1963 году по личной инициативе Валентины Гризодубовой был создан Научно-исследовательский летно-испытательный центр (НИЛИЦ), который она и возглавила. В 1972 году она вернулась в Институт приборостроения на должность заместителя начальника института по летной части, где проработала до 1993 года.
В 1986 году за вклад в создание бортовых радиоэлектронных комплексов и систем Гризодубовой было присвоено звание Героя Социалистического труда.
Валентина Гризодубова была награждена двумя орденами Ленина (1938, 1986), орденом Октябрьской Революции, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, орденом Трудового Красного Знамени, орденом Красной Звезды, медалями.
Почетный гражданин города Пензы (1965).
Валентина Гризодубова скончалась 28 апреля 1993 года в Москве. Похоронена на Новодевичьем кладбище.
В Москве на Кутузовском проспекте установлен памятник Гризодубовой, а на доме, в котором она жила — мемориальная доска. В 1972 году в Харькове в квартире Гризодубовых был открыт музей истории авиации.
Имя Валентины Гризодубовой было присвоено 103-му гвардейскому Красносельскому Краснознаменному военно-транспортному авиационному полку (дислоцировался в Смоленске, в октябре 2009 года расформирован, боевое знамя, исторический формуляр переданы на авиационную базу в Оренбурге).
Имя летчицы носят улицы в Москве, Екатеринбурге, Новосибирске, Ставрополе, Смоленске, Владивостоке, Жуковском (Московская область), Новоалтайске (Алтайский край), других городах России, а также в Донецке (Украина), Алма-Ате (Казахстан).
(Дополнительный источник: Военная энциклопедия. Председатель Главной редакционной комиссии С.Б. Иванов. Воениздат, Москва. В 8 томах, 2004 г.)
Материал подготовлен на основе информации открытых источников