Валентин Лаврентьевич Янин родился 6 февраля 1929 года в городе Вятка. Его отец, Лаврентий Васильевич Янин, работал санитарным врачом, мать, Елизавета Степановна Маслова, — учительницей. Через полгода после рождения сына семья переехала в Орехово-Зуево, где Л. В. Янин стал работать санинспектором бывших Морозовских мануфактур.
В 1937 году семья подверглась репрессиям: Елизавета Степановна происходила из семьи зажиточных крестьян, которые состояли в дальнем родстве с известными орехово-зуевскими заводчиками Морозовыми, прадед был управляющим у фабриканта Лосева; за это его деда арестовали в 1937 году, и через год он погиб в мордовском лагере. Отец Валентина Лаврентьевича также попал в расстрельные списки, но ему удалось избежать репрессий, устроив перевод на новое место работы в 1938 году в Москву.
В Москве, перед войной, Валентин начал увлекаться нумизматикой. Это увлечение спустя годы определит его научную специализацию.
В 1946 году после окончания 7-й московской образцовой школы с золотой медалью, что освобождало от вступительных экзаменов, Валентин был зачислен после собеседования на исторический факультет МГУ. Для специализации он выбрал кафедру археологии, а научным руководителем — профессора Артемия Владимировича Арциховского. Темой дипломной работы стала нумизматика периода домонгольской Руси. Поскольку Арциховский при всей своей эрудированности не был нумизматом, своими учителями в подготовке дипломного сочинения 1951 года, а позже и кандидатской диссертации (тема — «Денежно-весовые системы домонгольской Руси») наряду с ним Валентин Лаврентьевич называет А. А. Сиверса и И. Г. Спасского.
С 1954 года Янин работал младшим научным сотрудником кафедры археологии МГУ, и с того времени вся его жизнь стала связана с крупнейшим университетом России. В 1956 году вышла первая книга учёного — «Денежно-весовые системы русского Средневековья». C 1960 года — старший научный сотрудник.
В 1962 году впервые стал начальником Новгородской археологической экспедиции МГУ, в этом же году вступил в КПСС. Также в 1962 году вышла книга Янина «Новгородские посадники» (М., 1962), и на её основе в 1963 году была защищена докторская диссертация. В работе показано, как на основе кончанского представительства новгородского боярства формировался институт посадничества, как он развивался, какую роль играл в управлении феодальной республикой. Яниным вскрываются важные особенности вечевого строя Новгорода; установлено, что важнейшие реформы государственной системы — результат острой политической борьбы различных группировок боярства.
С 1964 года — профессор кафедры археологии исторического факультета МГУ. В 1965 году утверждён в звании профессора, а 1 июля 1966 года был избран членом-корреспондентом АН СССР по Отделению истории (история СССР). По инициативе В. Л. Янина в 1969 году новгородскими властями было принято постановление «Об охране культурного слоя», которое вслед за Новгородом приняли ещё 114 исторически значимых городов.
С 1978 года по 2016 год — заведующий кафедрой археологии исторического факультета МГУ. 15 декабря 1990 года был избран действительным членом АН СССР.
В июле 2013 года в знак протеста против планов правительства по реформе Российской академии наук, выразившимся в проекте Федерального закона «О Российской академии наук, реорганизации государственных академий наук и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» 305828-6, заявил об отказе вступить в новую академию, учреждаемую предлагаемым законом .
Академик Валентин Лаврентьевич Янин — один из выдающихся ученых современной России, с именем которого связаны наиболее яркие открытия в области археологии и истории Средневековья, сделанные во второй половине XX — начале XXI в. Заведующий кафедрой археологии МГУ, руководитель Новгородской археологической экспедиции, академик B.Л. Янин широко известен как глубокий исследователь русской истории и культуры, автор блестящих книг, значение которых выходит далеко за рамки отдельных областей исторической науки. Труды В.Л. Янина изменили ранее утвердившиеся представления о многих ключевых явлениях ранней русской истории, раскрыли роль Новгорода как основного центра кристаллизации русской государственности на Севере, воссоздали по археологическим материалам картины средневековой исторической жизни, потрясающие по своей убедительности и достоверности. Можно долго перечислять различные грани его дарования, различные направления его научной деятельности, различные области археологии и истории, обогащенные его исследованиями. Обаяние личности ученого имеет не меньшую силу, чем его научные труды. Встречи с В.Л. Яниным стали поворотными точками в судьбе многих авторов этого сборника, зачастую определив выбор профессии.
Награжден орденами Ленина, Трудового Красного Знамени, Дружбы народов, золотой медалью С.М.Соловьева, Большой золотой медалью имени М.В.Ломоносова. Лауреат Ломоносовской премии (1966), Государственной премии СССР (1970), Ленинской премии (1984), Демидовской премии (1993), Государственной премии РФ (1996), премии «Триумф» (2002), литературной премии Александра Солженицына (2010). Почетный гражданин Великого Новгорода, почетный член Новгородского общества любителей древностей.