Născut la Galaţi la 21 martie 1928, descoperit şi susţinut profesional de la vârsta 6 ani de către George Enescu şi profesoara Constanţa Erbiceanu, pianistul şi compozitorul Valentin Gheorghiu a studiat la Conservatorul Regal de Muzică şi Artă Dramatică din Bucureşti şi la Conservatoire National de Musique din Paris. La conservatorul bucureștean i-a avut profesori pe Mihail Jora (teorie-solfegiu, armonie, contrapunct, compoziție), pe Constanța Erbiceanu (pian) și pe Mihail Andricu (muzică de cameră).
George Enescu, într-o scrisoare adresată Ministrului Culturii din acea vreme, îl recomandă drept „un talent rar ce trebuie supravegheat îndeaproape”. Astfel, copilul-minune în vârstă de 9 ani primește o bursă de studiu la Conservatorul din Paris (1937 – 1939), unde studiază pianul cu Lazare Lévy, teoria și solfegiul cu Marcel Mayer, iar armonia cu Noël Gallon.
După strălucitul debut la Filarmonica din Bucureşti pe scena Ateneului Român, sub bagheta maestrului George Georgescu (1943), Valentin Gheorghiu a susținut recitaluri şi concerte în Europa, America de Nord, Africa şi Asia. A colaborat cu dirijori renumiți, printre care se numără Antal Doráti, Kurt Masur, Constantin Silvestri, Georges Prêtre, George Georgescu ș.a., precum și cu orchestre de prestigiu, cum ar fi Société des Concerts du Conservatoire (Paris), Gewandhaus (Leipzig), Staatskapelle (Dresda) etc.
Un premiu naţional de compoziţie, acordat de George Enescu (1946), când Valentin Gheorghiu avea numai 18 ani, l-a determinat să-şi valorifice talentul creator într-o serie de lucrări în genuri diferite: Sonata pentru pian (1946), Concertul pentru pian și orchestră (Premiul George Enescu al Academiei Române), Suita simfonică Imagini din copilărie, Burlescă pentru pian și vioară, Trio pentru pian, vioară și violoncel, Sonata pentru pian și violoncel, Cvartet de coarde, Coral și fugă pentru orgă și orchestră, două Simfonii.
În cadrul primului Festival și Concurs Internațional George Enescu (București, 1958), Valentin Gheorghiu împreună cu fratele său, violonistul Ștefan Gheorghiu, câștigă Premiul I pentru interpretarea Sonatei a 3-a pentru vioară și pian de George Enescu.
Reputația sa mondială de virtuoz al claviaturii l-a propulsat în peste 100 de jurii internaţionale la concursurile pianistice.
De-a lungul carierei sale, Valentin Gheorghiu a înregistrat la case de discuri din țară și străinătate lucrări de George Enescu, L.v. Beethoven, J.Brahms, F.Chopin, E.Grieg, F.Liszt, F. Mendelssohn, S.Rahmaninov, R. Schumann, F. Schubert, Paul Constantinescu. Rămân de referință versiunile interpretative ale creațiilor enesciene și mai ales Sonata nr. 3 op. 25 în la minor "în caracter popular românesc", alături de fratele său, Ștefan Gheorghiu sau de mai tânărul partener de scenă, Gabriel Croitoru.
Personalitate de prim rang a şcolii muzicale contemporane româneşti, Valentin Gheorghiu a fost și va rămâne un model de modestie şi un artist de probitate profesională.