Virgilijus Valančius gimė 1963 m. Plungėje, 1986 m. gavo Vilniaus universiteto teisės diplomą, o 2000 m. įgijo Mykolo Romerio universiteto teisės daktaro laipsnį. 2008 m. Mykolo Romerio universitetui pateikė prašymą gauti habilitacijos diplomą; jį gavo tais pačiais metais.

1986 m. V. Valančius pradėjo savo profesinę karjerą prokuroro pareigose; šias pareigas ėjo iki 1990 m. Nuo 1991 m. iki 1994 m. Lietuvoje dirbo teisėju, paskui, nuo 1993 m. iki 1994 m., buvo Vilniaus miesto apylinkės teismo pirmininko pavaduotojas. Nuo 1995 m. iki 2002 m. buvo paskirtas Lietuvos apeliacinio teismo teisėju ir šio teismo Civilinių bylų skyriaus pirmininku. Nuo 2002 m. iki 2013 m. posėdžiavo Lietuvos vyriausiajame administraciniame teisme, 2002–2008 m. buvo šio teismo pirmininkas.

Nuo 1997 m. V. Valančius taip pat dėstė Vilniaus universitete. Be to, buvo Mykolo Romerio universiteto (1998–2000 m.) lektorius, paskui – docentas (2000–2008 m.). Nuo 2002 m. iki 2006 m. buvo Civilinio proceso katedros vedėjas, o 2008 m. paskirtas profesoriumi.

2006–2008 m. V. Valančius pirmininkavo Europos teisėjų asociacijai (AEM), o 2006–2014 m. ėjo Tarptautinės teisėjų asociacijos (UIM) pirmininko pavaduotojo pareigas. Be to, nuo 2000 m. iki 2014 m. buvo Konsultacinės Europos teisėjų tarybos (CCJE) narys, o nuo 2010 m. iki 2013 m. – Europos Sąjungos valstybių tarybų ir aukščiausiųjų administracinių teismų asociacijos (ACA-Europe) valdybos narys. Nuo 2008 m. iki 2011 m. buvo Europos teisės akademijos (ERA) patariamojo komiteto narys.

Bendrojo Teismo teisėjas nuo 2016 m. balandžio 13 d. iki 2023 m. rugsėjo 27 d.