Живописец, график, автор перформансов, объектов и концептуальных фотопроектов. До 1962 года работал помощником художника в мастерских МХАТ. В 1962–1967 годах учился в Школе-студии МХАТ (факультет сценографии и театральной технологии). В 1967–1979 годах работал художником-оформителем в Союзгосцирке (Всесоюзное объединение государственных цирков). С 1972 года работает совместно с женой Риммой Герловиной. В середине 1970-х одним из первых в среде неофициальных художников обратился к искусству перформанса (совместно с Риммой Герловиной). Мастерская художника в Столешниковом переулке, а позже в Измайлово в конце 1960−1970-х годов стала постоянным местом проведения поэтических чтений, перформансов и неофициальных выставок круга московских концептуалистов. В 1977 году Валерий и Римма Герловины приняли участие в выставке «Новое советское искусство: неофициальная перспектива» в Венеции с документацией перформанса «Зоо. Homo Sapiens». В 1979 году Герловины эмигрировали из России. С 1980 года художники живут и работают в США.

Валерий Герловин и его супруга и соавтор Римма Герловина первыми в среде нонконформистов осознанно определили себя как художников концептуалистского направления. В основу их творческой деятельности лег принцип «мышления концептами», благодаря которому в начале 1970-х годов сложился их строгий и предельно лаконичный язык. В своей сольной практике Валерий Герловин сосредоточился на проблеме установления архетипической структурной формы. По мысли художника, окружающее человека пространство заполнено архетипами — своеобразными трафаретами для предметов, событий, лиц, характеров и явлений. Вторичный природный материал может принимать множество бесчисленных форм, но архетип остается неизменным. Так в начале 1970-х годов Валерием Герловиным были созданы несколько обширных графических серий, в которых художник выстраивал строгие минималистические конструкции из простых геометрических форм, линий и плоскостей, выявляющих структуру предметов. Несколько позже разработка этой темы была продолжена в сериях объектов из природных материалов — земли, металла и хлеба, а также из деталей детского конструктора, прорисовывающих строение предмета или выступающих пластическим эквивалентом отдельных слов, буквенных обозначений и сложных явлений. Несмотря на то, что московский период как сольного, так и совместного с Риммой творчества Валерия Герловина длился всего около десяти лет, многообразие его художественной деятельности — от интерактивных объектов, перформансов и фотографии до концептуальной авторской книги — оказало большое влияние на развитие современного российского искусства, заложив основу для экспериментов художников следующих поколений.