Родился в семье военного дирижёра. Музыкой начал заниматься в четырехлетнем возрасте. Окончил Московскую военно-музыкальную школу (ныне – Московское военно-музыкальное училище) и Военно-дирижёрский факультет при Московской государственной консерватории имени П.И. Чайковского. По окончании обучения был назначен военным дирижёром оркестра Пушкинского высшего военного командного училища радиоэлектроники ПВО.

После того, как оркестр под управлением Валерия Халилова занял I место в конкурсе военных оркестров Ленинградского военного округа (1980) – стал преподавателем кафедры дирижирования Военно-дирижёрского факультета при Московской государственной консерватории имени П.И. Чайковского.

В 1984 году Валерий Халилов переведён в орган управления военно-оркестровой службы Министерства обороны СССР, где служил в качестве офицера военно-оркестровой службы, старшего офицера и заместителя начальника военно-оркестровой службы.

С 2002 года по 2016 год Валерий Халилов – начальник военно-оркестровой службы Вооружённых Сил Российской Федерации – главный военный дирижёр.

В апреле 2016 года приказом Министра обороны Российской Федерации Валерий Халилов назначен на должность Начальника ансамбля – художественного руководителя Академического ансамбля песни и пляски Российской Армии имени А.В. Александрова.

Валерий Халилов – музыкальный руководитель таких международных военно-музыкальных фестивалей как «Спасская башня» (г. Москва), «Амурские волны» (г. Хабаровск), «Марш столетия» (г. Тамбов) и Международный военно-музыкальный фестиваль в Южно-Сахалинске.

Валерий Халилов – член Союза композиторов России. Его творчество как композитора, в основном, связано с жанрами духовой оркестровой, хоровой, вокальной и камерно–инструментальной музыки.

Гастролировал с ведущими оркестрами Вооружённых Сил Российской Федерации в Австрии, Бельгии, Венгрии, Германии, КНДР, Ливане, Монголии, Польше, США, Финляндии, Франции, Швейцарии, Швеции.