W 1952 roku rozpoczął loty nasamolotach w moskiewskimaeroklubie. W 1955 roku ukończył szkołę lotniczą, a w 1959 roku szkołępilotów wojskowych, po której pełnił służbę jako pilot myśliwski oraz instruktor spadochronowy.
Po raz drugi Walerij Bykowski wystartował w kosmos 13 lat później. W 1976 roku był dowódcą dwuosobowej załogi Sojuza 22 (razem zWładimirem Aksjonowem). Kosmonauci fotografowali m.in.Ziemię przy użyciu multispektralnej kamery.Na Ziemię wrócili po 7 dniach 21 godzinach 52 minutach i 17 sekundach.
Został odznaczony złotym medalem „Za wybitne osiągnięcia” i honorowym dyplomem Aeroklubu Królewskiego w Szwecji.Był honorowym obywatelemSieradza (Polska),Kaługi (Rosja),Astany (Kazachstan),Burgasu iWarny (Bułgaria). Jego imię noszą ulice m.in. w miastach Pawłowskij Posad iJakuck.
Był synem Fiodora Fiodorowicza (1908–1981), pracownika kolei, późniejKGB i Klaudii (ur. 1909). Ożeniony z Walentyną z Suchowych (ur. 1938), miał dwóch synów Walerego (1963–1985, pilot sił transportowych, zginął wkatastrofie lotniczej nad Złoczowem) i Sergieja (ur. 1965, pilot sił powietrznych). Zmarł 27 marca 2019 roku w Gwiezdnym Miasteczku podMoskwą[2].