В 2000 году окончил Институт государства и права Тюменского государственного университета (ТюмГУ) по специальности «юриспруденция», в 2003 году — аспирантуру того же вуза.
Имеет ученое звание доцента (2007).
В 2003-2007 гг. был заместителем заведующего кафедрой конституционного и муниципального права ТюмГУ.
В 2006-2013 годах — член Избирательной комиссии Тюменской области с правом решающего голоса.
С марта по ноябрь 2007 года — заместитель директора по учебной работе Института государства и права ТюмГУ.
С 2007 по 2011 годы — проректор по дополнительному образованию и филиалам ТюмГУ.
В 2011-2012 годах занимал должность директора Института права, экономики и управления ТюмГУ.
С октября 2012 года по апрель 2013 года исполнял обязанности ректора Тюменского государственного университета. 21 марта 2013 года избран ректором ТюмГУ на конференции трудового коллектива. 17 апреля 2018 года переназначен решением Аттестационной комиссии Минобрнауки РФ.
В 2013-2016 годах — депутат Тюменской городской думы VI созыва. Был избран 8 сентября 2013 года от партии «Единая Россия». Баллотировался по одномандатному избирательному округу № 5. На выборах получил 67,21% голосов.
В 2014 году Валерий Фальков был включен в резерв управленческих кадров под патронажем президента РФ.
С 30 апреля 2015 года — председатель Совета ректоров вузов Тюменской области.
18 сентября 2016 года избран депутатом Тюменской областной думы по Центральному одномандатному избирательному округу № 17 (г. Тюмень) от партии «Единая Россия». Возглавил комитет по социальной политике, вошел во фракцию «Единая Россия».
Член Тюменского регионального политического совета партии «Единая Россия».
Член Совета по науке и образованию при президенте РФ (с декабря 2018 года).
15 января 2020 года был включен в состав рабочей группы по подготовке предложений о внесении поправок в Конституцию РФ.
Заместитель председателя регионального отделения, председатель тюменского городского отделения Ассоциации юристов России (с марта 2012 года).
21 января 2020 года президент РФ Владимир Путин назначил ректора Тюменского госуниверситета Валерия Фалькова министром науки и высшего образования РФ. Во главе ведомства он сменил Михаила Котюкова.
Женат.
