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. 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 навигацию 1919 года Валерий Чкалов работал кочегаром на пароходе «Баян» на Волге и тогда впервые увидел самолёт. После этого он принял решение и, 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. 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 полет повторил летчик Евгений Борисенко. В то же время имел серьёзные проблемы с дисциплиной, которые окончились крупными неприятностями — 16 ноября 1925 года был осуждён военным трибуналом к 1-му году лишению свободы за драку в пьяном виде, затем срок был снижен до 6 месяцев.
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 1 году лишению 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.
С января 1933 года Валерий Чкалов вновь в запасе и переведён на работу лётчиком-испытателем Московского авиационного завода № 39 имени Менжинского. Он испытывал новейшие самолёты-истребители 30-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 — восходящий штопор и замедленная бочка.
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, опасаясь повторения неудачной попытки перелёта Леваневского (в августе 1935 года попытка перелёта С. Леваневского, Г. Байдукова и В. Левченко по маршруту Москва — Северный полюс — Сан-Франциско была прервана из-за неисправности) указал другой план маршрута: Москва — Петропавловск-Камчатский.
Этот перелёт стартовал 20 июля 1936 года и продолжался 56 часов до посадки на песчаной косе острова Удд. Общая протяжённость рекордного маршрута составила 9375 километров. Уже на острове Удд на борт самолета была нанесена надпись «Сталинский маршрут», сохранённая и при следующем перелёте — через Северный полюс. Оба чкаловских перелёта официально носили это название вплоть до начала «борьбы с культом личности Сталина» и литературных подчисток. За перелёт 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. Об исключительной важности этого перелёта для того времени говорит тот факт, что возвращающийся в Москву самолёт приехал лично встречать на аэродром И. В. Сталин. 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 американском 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.В. Сталин лично предложил Чкалову занять должность Наркома НКВД, но он отказался и продолжал заниматься летной испытательной работой.
1 декабря 1938 года он был срочно вызван из отпуска для проведения испытаний нового истребителя И-180.
Чкалов погиб 15 декабря 1938 года при проведении первого вылета на самолёте И-180 на Центральном аэродроме. Это был первый полёт нового истребителя конструкции Поликарпова.
Полёт готовился в страшной спешке, чтобы успеть до конца года. Выпуск самолёта на аэродром назначался на 7 ноября, 15 ноября, 25 ноября. 2 декабря 1938 года 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. Всё это происходило в условиях доносов и слежки работников НКВД.
13 декабря 1938 года Н. Н. Поликарпов представил программу испытаний И-180: полетное задание предписывало совершить пробный полёт по кругу в течение 10—15 минут без уборки шасси; затем после тщательного осмотра всей машины осуществить ознакомительный полёт и 1—2 полёта по 30—68 минут; наконец полёт с убранным шасси до высоты 7000 метров. В. П. Чкалов должен был совершить только первый, самый дорогой по оплате, полёт, после чего машина переходила в руки другого лётчика — С. П. Супруна.
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 зацепил 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 .
Похоронен Чкалов в Москве, урна с его прахом установлена в Кремлёвской стене.
На месте падения его самолёта на Ходынском поле (в настоящее время это район дома № 52 к.2 по Хорошевскому шоссе) установлен мемориальный камень.
После гибели Чкалова был арестован ряд руководителей авиационного завода, причастных к организации этого полёта, они были приговорены к длительным срокам лишения свободы за выпуск в полёт самолёта с многочисленными дефектами, повлекший гибель лётчика.
Высказывались сомнения в истинности официальной истории гибели В. П. Чкалова: якобы непонятно, почему опытный образец боевого самолета взлетал с Центрального аэродрома на Ходынском поле, то есть с полосы гражданского аэропорта, и как он туда попал. Завод, выпустивший опытный образец И-180, существует и сейчас. Это завод имени Хруничева в Филёвской пойме. ВПП закрытого и охраняемого заводского аэродрома располагалась там, где сейчас проходит улица Филёвский бульвар; расположение заводских корпусов и бульвара весьма характерны и до сих пор не утратили следов планировки бывшего авиапромышленного объекта. Эти сомнения — плод незнания истории авиации: в 1938 году аэродром на Ходынском поле был Центральным аэродромом им. Фрунзе. Кроме полётов пассажирских самолетов, он являлся и заводским аэродромом для трёх заводов и нескольких ОКБ. В том числе — и ОКБ Поликарпова. Ныне — это завод им. П. О. Сухого.
Согласно версии, изложенной дочерью Чкалова, Валерией Валерьевной в фильме телепроекта «Искатели» «Охота на Чкалова», в гибели летчика виновны НКВД, а также Николай Ежов и Лаврентий Берия, сознательно подводившие Чкалова к смерти во время испытательного полета (напр., разрешение на вылет неисправного самолета, срез жалюзи у мотора).
С именем Чкалова связаны:
Памятник Чкалову в Нижнем Новгороде
Памятник Чкалову на ул. Землячки, Нижний Новгород, 1994 год
Бюст Чкалова в парке «Крылья Советов» Авиастроительного района Казани, 2010 год
Памятный знак в Хабаровске, установленный на месте, где В.П.Чкалов выступал на митинге 2 августа 1936 года, посвящённом окончанию правительственного беспосадочного перелёта.
Почтовая марка СССР,
1954 год
Почтовая марка России,
2004 год
Почтовый конверт СССР,
1984 год
Памятная монета Банка России,
2004 год
В 1941 году на киностудии им. М. Горького был создан историко-биографический фильм «Валерий Чкалов» (новая редакция выпущена в 1962).
В редакции 1962 фильм претерпел значительные изменения. Из картины были удалены сцены со Сталиным (арт. М. Геловани), все упоминания о «вожде» (вырезаны или переозвучены), исчезли кадры (или были подретушированы) — в тех местах, где показывались фото и портреты Сталина. Переозвучен (в результате смягчен) кусок о врагах (в разговоре Чкалова с отцом). Фильм, таким образом, был сокращен по времени примерно до 83 минут. По ТВ показывается именно редакция 1962 года, на видео (DVD)- тоже. За одним исключением: в 2007 году компания «Магнат» выпустила DVD с первой, полной версией фильма — в том виде, каком картина была выпущена на экраны в 1941 году.
В 2011 году кинокомпанией «Централ Партнершип» начаты съемки сериала про Валерия Чкалова под рабочим названием «Крылья» о событиях из жизни летчика, начиная с 1924 года. Режиссер Игорь Зайцев. В главной роли Чкалова — Евгений Дятлов.
В 1987 году вышел документальный фильм режиссёра В. Ф. Коновалова «Рейс сквозь память» о полётах экипажей В. Чкалова и М. Громова через Северный полюс в Америку в 1937 году, в создании которого принимали участие киностудия «20th Century Fox» и актриса Ширли Темпл.