Родился 21 мая 1947 года в городе Бийске Алтайского края в семье военнослужащего. В 1965 году окончил среднюю школу № 18 в Бийске и поступил на лечебный факультет в Новосибирский государственный медицинский институт. В 1971 году окончил его, получив специальность врача-лечебника. После окончания института работал хирургом, главным врачом больниц города Нижнего Тагила и Красноуральска Свердловской области. В 1975 году переехал с семьей в Новосибирск. Работал врачом-хирургом, заместителем главного врача, главным врачом различных лечебных учреждений города. В 1984 году назначается заместителем заведующего отделом здравоохранения Новосибирского горисполкома, а в 1986 году возглавил здравоохранение Новосибирской области. В 1994-1995 годах работал вице-губернатором, курирующем социальную политику области. С 1996 года заведовал кафедрой социальной гигиены и организации здравоохранения Новосибирского медицинского института и осуществляет научное руководство отделом социально-гигиенического планирования и прогнозирования здоровья Сибири СО РАМН. В 1998 году Валерий Николаевич избран директором научного центра клинической и экспериментальной медицины СО РАМН: объединившим 7 научно-исследовательских организаций Отделения Академии, в том числе Институт патологии и экологии человека (с клиникой на 200 коек), Институт региональной патологии и патологической морфологии, Институт молекулярной патологии и экологической биохимии, Институт биохимии, Институт медицинской и биологической кибернетики, Отдел социально-гигиенического планирования и прогнозирования здоровья Сибири. В том же году избран членом корреспондентом Российской академии медицинских наук, а в 2000 году вновь назначен вице-губернатором области.
    В.Н. Денисов автор более 50-ти научных работ, в том числе 4-х монографий. При его консультировании защищено 6 докторских диссертаций по медицине. Он избран в редколлегию журнала "Проблемы социальной гигиены и истории медицины".
Семья: жена, взрослые дети, сын и дочь, работают врачами, растет прекрасная внучка Лиза. В семье очень любят животных.