Валерий Михайлович Халилов родился 30 января 1952 гора в узбекском городе Термез.
В 1963 году в возрасте 11 лет поступил в московское военно-музыкальное училище. В 1970—1975 годах обучался на военно-дирижёрском факультете при Московской государственной консерватории им. П. И. Чайковского (класс профессора Г. П. Алявдина).
В 1980 году хор под руководством Халилова занял первое место на конкурсе военных оркестров Ленинградского военного округа. С 1981 года назначен преподавателем на военно-дирижёрский факультет Московской государственной консерватории им. П. И. Чайковского, а в 1984 году переведён в орган управления военно-оркестровой службы ВС СССР.
С 2002 по 2016 год занимал должность начальника военно-оркестровой службы Российской Федерации, а в мае 2016 года назначен директором и художественным руководителем Академического ансамбля песни и пляски Российской армии имени А.В. Александрова.
Помимо этого Валерий Халилов написал ряд произведений для военных оркестров, наиболее известные среди них произведения для духового оркестра: «Адажио», «Элегия», марши — «Кадет», «Молодёжный», «Рында», «Улан», а также множество романсов и песен.
Погиб 25 декабря 2016 года в результате авиакатастрофы военного самолета Ту-154 в акватории Черного моря. Вместе с ним на борту находились 63 артиста Ансамбля песни и пляски им. Александрова.