Валентин Пантелеймонович Смирнов родился 2 октября в 1937 года, в пос. Дубровицы Подольского района Московской области.
В 1961 году окончил Московский физико-технический институт (МФТИ) по специальности «радиофизика» и начал трудовую деятельность в ИАЭ им. И.В. Курчатова (сейчас — НИЦ «Курчатовский Институт»).
В 1978 году перешел на работу в филиал ИАЭ в г. Троицке (ТРИНИТИ), а в 1998 — вернулся в Курчатовский институт на должность директора Института ядерного синтеза.
С 2011 года — заместитель генерального директора ЗАО «Наука и инновации», научный руководитель по электрофизическому блоку.
С 2017 года — научный руководитель НИИ Технической Физики и Автоматизации. В 1998 году возглавил кафедру физики и химии плазмы МФТИ и руководил ей до 2010 года.
Член-корреспондент РАН с 1997 года, академик РАН с 2003 года — Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН.
Специалист в области создания основ термоядерной энергетики и электрофизики, физики высоких плотностей энергии и применения мощной импульсной техники.
Основное направление научных интересов академика В.П. Смирнова — термоядерная энергетика, электрофизика, физика плазмы. В первые годы исследовательской работы им под руководством академика Е.К. Завойского был выполнен цикл экспериментальных исследований вч-нагрева плазмы геликонами и магнитно-звуковыми волнами и поведения косых ударных волн в замагниченной плазме. В конце 1960-х годов он начал работы по применению сильноточных релятивистских электронных пучков для поджига термоядерных мишений.
Этими работами было заложено новое научное направление в инерционном термоядерном синтезе: в течение десяти лет в группе В.П. Смирнова был предложен целый 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 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.
После опубликования оригинальных решений, найденных группой В.П. Смирнова, в 1993 г. на «Ангаре» был проведен российско-американский эксперимент, блестяще подтвердивший их перспективность и положивший начало широкому исследованию Z-пинчевых лайнеров во всем мире. За разработку и создание ускорительного комплекса «Ангара-5-1» и цикл физических исследований коллектив В.П. Смирнова был отмечен высокой наградой.
Автор и соавтор более 200 научных публикаций и обладатель ряда патентов.
Главный редактор журнала «Физика плазмы», член редколлегий журналов «NuclearFusion» и «PlasmaDevicesandOperations».
Является научным руководителем программы Росатома по управляемому термоядерному синтезу.
В.П. Смирнов представляет Россию в Международном совете по термоядерным исследованиям МАГАТЭ, является членом научно-технического совещательного комитета Международной организации ИТЭР.
Награжден Государственной премией СССР, Государственной премией РФ, премией Правительства РФ.
Удостоен премии BEAMS DZP за вклад в область сверхмощных пучков частиц и Z-пинчей (2002 г.) и премии имени Х. Альфвена Европейского физического общества за вклад в физику плазмы.