Валерий Приемыхов получил образование в Дальневосточном педагогическом институте искусств, который окончил в 1966 году, а затем поступил во Всесоюзный государственный институт кинематографии, где обучался на сценариста под руководством выдающегося советского кинематографиста Иосифа Михайловича Маневича.
Свои первые шаги на актерском поприще Приемыхов совершил на сцене Фрунзенского русского драматического театра им. Крупской, в труппе которого состоял в течение трех лет, с 1966 по 1969 год.
Работать в кинематографе начал в 1975 году в качестве сценариста. Его первым фильмом стала драма «Иван и Коломбина». В 1980 году Приемыхов получил свою первую роль в картине Динары Асановой «Никудышная». Затем сотрудничество с режиссером продолжилось, и Валерий был приглашен на роль мужа в семейной драме «Жена ушла», которая вышла на экраны в 1981 году. В последующие годы Приемыхов и Асанова совместно работали над такими картинами, как «Пацаны» (1983), «Дети раздоров» (1984), «Милый, дорогой, любимый, единственный» (1984).
Затем последовали «Простая смерть», «В распутицу», «Попутчик», «Тихое следствие». В 1987 году Приемыхов воплотил образ Сергея Басаргина в драме «Холодное лето пятьдесят третьего» режиссера Александра Прошкина. Эта роль стала одной из самых успешных в его карьере и принесла ему Государственную премию СССР.
В конце 80-х годов Валерий Приемыхов снялся в картинах «На исходе ночи», «Наш бронепоезд», «Продление рода», «Одно воскресенье». В то же время он начал пробовать свои силы в режиссуре, сняв ленты «Штаны» (1988), «Мигранты» (1991) и «Кто, если не мы» (1998), в которых также появился в качестве актера. Фильм «Кто, если не мы» принес своему создателю премию «Ника» в номинации «Лучший сценарий», а также удостоился специального приза на кинофестивале в Италии.
В 90-х годах Приемыхов был не менее востребован в кинематографе. Среди его работ этого периода можно выделить «Мама не горюй», «Крестоносец», «Время печали еще не пришло», «Гамильтон» и «День полнолуния».
Валерий Приемыхов скончался от рака мозга в 25 августа 2000 года в Москве.
