Родился 16 сентября 1938 года в г.Калинин. Окончил Казанское театральное училище и Школу-студию МХАТ (1966). С 1961 по 1969 и с 1971 по 1987 годы был актёром Калининского драматического театра, где сыграл свыше 30 ролей. Сезон 1970/1971 гг. играл в Ленинградском театре имени Ленинского комсомола (ныне театр "Балтийский дом"). В 1987 году перешёл в труппу Московского Художественного Академического театра имени Горького (худрук Татьяна Доронина). В кино Валерий Гатаев начал сниматься с середины 1960-х годов. Знаменитым актёра сделала запомнившаяся всем роль Фрола Курганова в телесериале «Тени исчезают в полдень» (1971). В 1972 году Валерий Гатаев снялся в роли Григория Котовского в историко-революционном фильме «Последний гайдук». Впоследствии актёра задействовали в кино в основном в ролях второго плана. В 1998 году он снялся вместе с Аленом Делоном, Ванессой Паради, Жан-Полем Бельмондо и Александром Яковлевым во французском боевике «Один шанс на двоих». Народный артист России (1986). Ушёл из жизни вечером 24 июня 2011 года в Москве от сердечной недостаточности. Похоронен актёр на Троекуровском кладбище столицы (участок № 6).