После школы поступила в Театральное училище им. М.С.Щепкина, которое окончила в 1968 году.
По окончании училища Валентина Викторовна стала участницей труппы Академического театра имени А. С. Пушкина, в котором проработала до 1984 года. Затем ушла в Ленинградский театр имени Ленинского Комсомола.
За свою театральную карьеру Панина исполнила огромное количество центральных ролей. Среди наиболее запомнившихся зрителям работ стоит отметить спектакли «Фантазии Фарятьева», «Элегия», «Шут Балкирев», «Игрок» и «Французские штучки».
Вскоре талантливую театральную актрису заметили кинорежиссёры и начали приглашать её в свои фильмы. Дебютом Валентины Паниной в кино стала небольшая эпизодическая роль в картине режиссёра Владимира Мотыля «Звезда пленительного счастья», которая вышла в 1975 году. В 1979 она сыграла в драме Дины Луковой «Бал». В том же году актриса приняла участие в картине Николая Лебедева и Эрнеста Ясана «В моей смерти прошу винить Клаву К.» Фильм оказался очень популярным – его посмотрели 30.7 миллионов советских зрителей.
Всё в том же 1979 году Валентина сыграла роль леди Хаксли в легендарной экранизации произведений Конан Дойля «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона» режиссёра Игоря Масленникова.
В 1984 году актрисе досталась партия волшебницы в семейном фильме Надежды Кошеверовой «Ослиная шкура». Коллегами Валентины по съёмочной площадке стали такие знаменитые советские актёры, как Зиновий Гердт, Владимир Этуш, Татьяна Пельтцер, Светлана Немоляева, а также Николай Караченцов. В восьмидесятые годы Валентина Панина приняла участие в таких картинах, как «Летаргия», «20-е декабря», «Полевая гвардия Мозжухина» и «Мужские портреты».
В девяностые актриса снималась мало. Её актёрскую работу можно оценить лишь по пяти фильмам этого периода: «Чествование», «Синема, синема, или Неотвратимая весна», «Поживём – увидим», «Музыка любви. Неоконченная любовь» и «Всё будет хорошо».
Новым витком карьеры и популярности Валентины Паниной стала работа в сериале «Татьянин день», вышедшем в 2007 году.
