Валентина Заворотнюк родилась 28 августа 1943 года в Нижнем Новгороде, в семье военного. Начала играть на сцене в 13-летнем возрасте. Окончила ГИТИС, курс Анатолия Эфроса, после чего переехала в Астрахань по приглашению местного ТЮЗа.
В 2008 году Валентина Заворотнюк впервые снялась в кино, сыграв директора серпентария в восьмисерийном фильме «Завещание ночи».
В настоящее время Валентина Заворотнюк проживает в Москве.