Валерий Герасимов родился 8 сентября 1955 года в Казани. Окончил Казанское суворовском военное училище (с отличием), Казанское высшее танковое командное училище (с золотой медалью), Военную академию бронетанковых войск имени Маршала Советского Союза Р.Я.Малиновского (с отличием), Военную академию Генерального штаба Вооружённых сил РФ.
Служил в должностях командира танкового взвода, роты, батальона в Северной группе войск (Польша), Дальневосточном военном округе. Командовал танковым полком в Прибалтийском военном округе и мотострелковой дивизией в Северо-Западной группе войск и Московском военном округе.
С февраля 1998 года — начальник штаба — заместитель командующего, а с февраля 2001 года — командующий 58-й общевойсковой армией в Северо-Кавказском военном округе. С августа 1999 года части армии вели масштабные боевые действия в ходе антитеррористической операции на Северном Кавказе.
С апреля 2005 года — начальник Главного управления боевой подготовки и службы войск Вооружённых сил. Командовал войсками Ленинградского, а затем Московского военных округов.
С 26 апреля 2012 года — командующий войсками Центрального военного округа. В ноябре назначен на должность начальника Генерального штаба.
На Западе Герасимова называют главным идеологом концепции гибридной войны. Герасимов находится под санкциями Евросоюза, США, Великобритании и ряда других стран.
Отмечая роль Герасимова в СВО, известный военный эксперт, редактор журнала «Арсенал Отечества» полковник Виктор Мураховский написал в своем канале: «Начиная специальную военную операцию, ни один начальник Генштаба не был способен представить, во что это выльется. Столько условий, которыми ограничена СВО с нашей стороны, невозможно представить. В этих жестких обстоятельствах начальник Генштаба Герасимов В.В. проявил свои лучшие качества. Поздравляя Валерия Васильевича, будем помнить, что враг будет разбит, победа будет за нами».