Валерий Павлович Чкалов родился 2 февраля 1904 года в селе Василёво Нижегородской губернии (ныне город Чкаловск) в семье котельщика василёвских казённых мастерских. Мать умерла рано, когда Валерию было 6 лет. В семь лет Валерий пошёл учиться в василёвскую начальную школу, затем — в училище. В 1916 году по окончании школы отец направляет его на учёбу в Череповецкое техническое училище (ныне БОУ СПО ВО «Череповецкий лесомеханический техникум им. В.П.Чкалова»). В 1918 году училище было закрыто, и Валерию пришлось вернуться домой. Он стал работать подручным у отца, молотобойцем в кузнице, а с началом навигации поступил на работу кочегаром на землечерпалку.
В 1919 году Валерий Чкалов работал кочегаром на пароходе «Баян» на Волге и тогда впервые увидел самолёт. После этого он, уволившись с парохода, в том же году ушёл служить в Красную Армию. Его направили слесарем-сборщиком самолётов в 4-й Канавинский авиационный парк в Нижнем Новгороде.
В 1921 году Чкалов добился направления на учёбу в Егорьевскую военно-теоретическую школу ВВС, после её окончания в 1922 году направлен на дальнейшую учёбу в Борисоглебскую военную авиационную школу лётчиков, окончил её в 1923 году. В 1923—1924 годах в соответствии со сложившейся в то время практикой подготовки военных лётчиков он также проходил обучение и в Московской военно-авиационной школе высшего пилотажа, а затем в Серпуховской высшей авиационной школе стрельбы, бомбометания и воздушного боя.
В июне 1924 года военный лётчик-истребитель Чкалов был направлен для прохождения службы в Ленинградскую Краснознамённую истребительную авиаэскадрилью имени П. Н. Нестерова (Комендантский аэродром). За время службы в эскадрилье он проявил себя как дерзкий и отважный лётчик. Совершал рискованные полёты, за что получал взыскания и неоднократно отстранялся от полётов. По легенде, один раз Чкалов даже пролетел под мостом Равенства (Троицким) в Ленинграде. Для фильма «Валерий Чкалов» этот полёт повторил лётчик Евгений Борисенко. В то же время имел серьёзные проблемы с дисциплиной, которые окончились крупными неприятностями — 16 ноября 1925 года был осуждён военным трибуналом к одному году лишения свободы за драку в пьяном виде, затем срок был снижен до 6 месяцев.
В 1926-м году 1-я Краснознаменная истребительная авиационная эскадрилья перебазируется с Комендантского аэродрома на аэродром Троцка (сегодня – Гатчина), где Чкалов служит с 1926 по 1928 годы. В 1927 году Чкалов женился на ленинградской учительнице Ольге Ореховой. В марте 1928 года переведён на службу в 15-ю Брянскую авиационную эскадрилью, жена с сыном Игорем остались в Ленинграде.
В Брянске Чкалов совершил аварию, был обвинён в воздушном лихачестве и многочисленных нарушениях дисциплины. Приговором военного трибунала Белорусского военного округа от 30 октября 1928 года Чкалов был осуждён по статье 17 пункт «а» Положения о воинских преступлениях и по статье 193-17 УК РСФСР к одному году лишения свободы, а также был уволен из Красной Армии. Отбывал наказание недолго, по ходатайству Я. И. Алксниса и К. Е. Ворошилова менее чем через месяц наказание было заменено на условное и Чкалов был освобождён из Брянской тюрьмы. Будучи в запасе, в начале 1929 года Чкалов вернулся в Ленинград и по ноябрь 1930 года работал в Ленинградском Осоавиахиме, где руководил школой планеристов и был лётчиком-инструктором.
В ноябре 1930 года Чкалов был восстановлен в воинском звании и направлен на работу в московский Научно-исследовательский институт ВВС РККА. За два года работы в НИИ он совершил более 800 испытательных полётов, освоив технику пилотирования 30 типов самолётов. 3 декабря 1931 года Чкалов участвовал в испытаниях авиаматки (воздушного авианосца), которая представляла собой тяжёлый бомбардировщик, нёсший на своих крыльях и фюзеляже до пяти самолётов-истребителей. В 1932 году НИИ ВВС был переведён с Ходынского поля в Москве на аэродром в районе города Щёлково Московской области. Перебазирование из обыденного события превратилось в первый в СССР воздушный парад с пролётом над Красной площадью. 45 самолётов летели колонной по три машины в ряд, а во главе шёл бомбардировщик ТБ-3 с бортовым номером 311, управляемый экипажем Валерия Чкалова.
С января 1933 года Валерий Чкалов вновь в запасе и переведён на работу лётчиком-испытателем Московского авиационного завода № 39 имени Менжинского. Совместно со своим старшим товарищем Александром Анисимовым испытывал новейшие самолёты-истребители 1930-х годов И-15 (биплан) и И-16 (моноплан) конструкции Поликарпова. Он также принимал участие в испытаниях истребителей танков «ВИТ-1», «ВИТ-2», а также тяжёлых бомбардировщиков «ТБ-1», «ТБ-3», большого количества опытных и экспериментальных машин ОКБ Поликарпова. Автор новых фигур высшего пилотажа — восходящего штопора и замедленной бочки. 5 мая 1935 года авиаконструктор Николай Поликарпов и летчик-испытатель Валерий Чкалов за создание лучших самолётов-истребителей были награждены высшей правительственной наградой — орденом Ленина.
Осенью 1935 года лётчик Байдуков предложил Чкалову организовать рекордный перелёт из СССР в США через Северный полюс и возглавить экипаж самолёта. Весной 1936 года Чкалов, Байдуков и Беляков обратились в правительство с предложением провести такой перелёт, но Сталин указал другой план маршрута: Москва — Петропавловск-Камчатский, опасаясь повторения неудачной попытки Леваневского (в августе 1935 года полёт С. Леваневского, Г. Байдукова и В. Левченко по маршруту Москва — Северный полюс — Сан-Франциско был прерван из-за неисправности).
Перелёт экипажа Чкалова из Москвы на Дальний Восток стартовал 20 июля 1936 года и продолжался 56 часов до посадки на песчаной косе острова Удд в Охотском море. Общая протяжённость рекордного маршрута составила 9375 километров. Уже на острове Удд на борт самолёта была нанесена надпись «Сталинский маршрут», сохранённая и при следующем перелёте — через Северный полюс в Америку. Оба чкаловских перелёта официально носили это название вплоть до начала «борьбы с культом личности Сталина» и литературных подчисток. За перелёт на Дальний Восток весь экипаж был удостоен звания Героев Советского Союза с вручением ордена Ленина: медаль Золотая Звезда, введённая в 1939 году уже после смерти Чкалова, была вручена только в 2004 году его детям. Кроме того, Чкалову был подарен личный самолёт У-2 (сейчас находится в музее в Чкаловске ). Об исключительной важности этого перелёта для своего времени говорит то, что И. В. Сталин лично приехал 10 августа 1936 года на Щёлковский аэродром близ Москвы встречать возвратившийся самолёт. С этого момента Чкалов приобрёл всенародную известность в СССР.
Чкалов продолжал добиваться разрешения на совершение перелёта в США, и в мае 1937 года разрешение было получено. Старт самолёта АНТ-25 состоялся 18 июня. Полёт проходил в значительно более сложных условиях, чем предыдущий (отсутствие видимости, обледенение и т. д.), но 20 июня самолёт совершил благополучную посадку в городе Ванкувер, штат Вашингтон, США. Протяжённость перелёта составила 8504 километра. За этот перелёт экипаж был награждён орденами Красного Знамени.
12 декабря 1937 года Валерий Чкалов был избран депутатом Совета Национальностей Верховного Совета СССР от Горьковской области и Чувашской АССР. По просьбе жителей Василёва их посёлок был переименован в Чкаловск. И. Сталин лично предложил Чкалову занять должность Наркома НКВД, но он отказался и продолжал заниматься лётной испытательной работой.
1 декабря 1938 года он был срочно вызван из отпуска для проведения испытаний нового истребителя И-180. Полёт готовился в спешке, чтобы успеть до конца года. Выпуск самолёта на аэродром назначался на 7 ноября, 15 ноября, 25 ноября… 2 декабря на собранной машине было выявлено 190 дефектов. Н. Н. Поликарпов протестовал против ненужной гонки при подготовке И-180 к первому вылету, ввиду чего был отстранён от этих работ. 7 декабря И-180 вывезли на аэродром; 10 декабря В. П. Чкалов произвёл рулёжку самолёта по земле, при которой мотор часто «глох»; 12 декабря при повторной рулёжке сломалась тяга управления газом мотора.
Чкалов погиб 15 декабря 1938 года при проведении первого испытательного полёта на новом истребителе И-180 на Центральном аэродроме. По воспоминаниям Д. Л. Томашевича, в этот день температура воздуха была около минус 25 °C. Поликарпов будто бы отговаривал Чкалова вылетать, но тот не согласился. Уже при заходе самолёта на посадку двигатель М-88 остановился. Чкалов, как отмечено было в акте комиссии по расследованию причин аварии, «до последнего момента управлял самолётом и пытался сесть и сел вне площади, занятой жилыми домами». Но при посадке самолёт зацепился за провода и столб, а лётчик ударился головой об оказавшуюся на месте падения металлическую арматуру. Через два часа он скончался в Боткинской больнице от полученной травмы.
