Валентин Смирнов родился 2 октября 1937 года в поселке Дубровицы Московской области. В 1961 году, окончив радиофизический факультет МФТИ (ныне Физтех-школа физики и исследований им. Ландау (ЛФИ)), начал работать в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова (ныне Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»), в 1999-2010 — директор Института ядерного синтеза НИЦ «Курчатовский институт». В 1998-2010 годах возглавлял кафедру физики и химии плазмы МФТИ. В 2001 году назначен научным руководителем программы Минатома РФ по управляемому термоядерному синтезу. В 2003 году избран академиком РАН. В настоящее время — научный руководитель по ядерной и высокотехнологичной медицине АО «Наука и инновации» госкорпорации «Росатом». Главный редактор журнала «Физика плазмы».

Основное направление научных интересов академика Смирнова — термоядерная энергетика, электрофизика, физика плазмы. В первые годы исследовательской работы под руководством академика Е. Завойского Смирнов выполнил цикл экспериментальных исследований высокочастотного нагрева плазмы геликонами и магнитно-звуковыми волнами, а также исследовал эффекты поведения косых ударных волн в замагниченной плазме.
В конце 1960-х годов он начал работать над применением сильноточных релятивистских электронных пучков для поджига термоядерных мишеней. Его исследования заложили фундамент нового научного направления в инерциальном термоядерном синтезе. За десять лет работы научная группа Валентина Пантелеймоновича Смирнова предложила ряд оригинальных решений по транспортировке пучка и изоляции длинных линий, а также по конструкции мишеней.
В 1978 году он возглавил работы по сооружению установки «Ангара» в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ). Уже в 1986 году на этой установке при взрыве мишени нового типа — многопроволочного лайнера — было зафиксировано мягкое рентгеновское излучение с параметрами, превосходившими полученные в США.
Академик Смирнов о перспективах лучевой терапии: «При лучевой терапии или брахитерапии человек получает необходимую терапию в течение нескольких минут. Возникает вопрос: а что произойдет, когда вы ту же самую дозу, сообщаемую объекту, подводите не за минуты, а доли секунды, микросекунды, наносекунды, что свойственно для фемтосекундных лазеров? Скорость потока фотонов через клетку увеличивается в миллиарды раз и химические процессы могут идти совершенно по-другому. Опыты показали, что на короткое воздействие этого диапазона здоровые ткани меньше реагируют, чем клетки новообразований. И здесь, возможно, появятся новые возможности для медицины».
Проект к 80-летию Физтеха. Академики АН СССР и РАН — выпускники МФТИ.
