Валентина Толкунова родилась 12 июля 1946 года в городе Армавир Краснодарского края в семье военного железнодорожника Василия Андреевича Толкунова и Евгении Николаевны Толкуновой, урожденной Смирновой.

Мать Валентины тоже работала на станции. Через 3 года после нее также рождается младший брат Сергей — будущий исполнитель песен и заслуженный артист России.
Когда Толкуновой исполнился год, семья переехала в Москву. В 1949 году родился еще один ребенок — сын Сергей. Но на пластинки средств не жалели – родители любили творчество Клавдии Шульженко, Леонида Утесова, Петра Лещенко, и дети росли в окружении хорошей музыки. В семье часто пели все вместе: бабушка, дети и мама, которая аккомпанировала на гитаре. Валя знала наизусть все песни и охотно подпевала великим русским исполнителям своим нежным, как флейта, голоском.
В 1954 году Валентина Толкунова пошла в первый класс. Когда будущей певице было 10 лет, её приняли в Народный ансамбль песни и танца Центрального дома детей железнодорожников. На прослушивание посоветовала прийти учительница: она заметила, что Толкунова поет на переменах. Из школы отобрали семь человек. Руководителем ансамбля, в котором стала заниматься Валентина Толкунова, был знаменитый дирижер Семен Дунаевский, уроки вокала вела педагог Татьяна Овчинникова.
В ансамбле Толкунова занималась 10 лет, до окончания школы. Когда она получила аттестат о среднем образовании, то точно знала, кем хочет быть: певицей. В 1964 году Валентина Толкунова поступила на дирижерско-хоровое отделение Московского государственного института культуры и искусств[2].
Начало музыкальной карьеры
Окончив школу, Валентина идет учиться в Московский институт культуры, где поступает на дирижерско-хоровое отделение, в котором она в течение 5 лет была солисткой-вокалисткой и пела инструментальные джазовые композиции, партии первого сопрано (с вокальной группой)[3]. После этого она окончила музыкальное училище Гнесиных. На заре профессиональной деятельности Толкунова работала с коллективом оркестра «ВИО-66», руководимым Юрием Саульским. Как свидетельствует биография, впоследствии они стали супругами. В составе вокально-инструментального оркестра юная исполнительница пела джазовую музыку, однажды решив заняться сольной карьерой.
В 1976 году Валентина Толкунова окончила Московский государственный институт культуры по специальности «дирижёр-хоровик».
«ВИО-66» часто давали концерты в городах СССР, выступления оркестра транслировали в программе «Голубой огонек». Из-за плотного графика гастролей и репетиций Валентине Толкуновой стало сложно совмещать работу в ансамбле и учебу в институте. Тогда Саульский посоветовал ей перевестись на заочное отделение Музыкального училища имени Гнесиных, которое певица закончила с красным дипломом в 1971 году. Пять лет она отдала ансамблю. В это же время ансамбль распался: Юрий Саульский покинул коллектив — из-за репетиций у композитора не хватало времени на собственную музыку. В это же время они расстались и с Толкуновой[2].