Nata e cresciuta a Taranto, Valentina Petrini ha iniziato la carriera giornalistica in radio per poi lavorare con Adnkronos, l’Unità e il Gruppo Espresso. Nel 2008 ha partecipato a fianco di Alessandro Sortino al programma d’inchiesta Malpelo (La7) e subito dopo è entrata nella redazione di Exit (La7), dove ha lavorato come inviata per cinque stagioni. Nel 2016 è stata co-conduttrice di Nemo – Nessuno escluso (Rai 2) insieme a Enrico Lucci. Nel 2017 ha firmato, assieme a Pablo Trincia, I cacciatori (Canale 9), e nel 2019 ha lanciato #Fake – La fabbrica delle notizie (Canale 9).

Ha realizzato reportage in Polonia, Russia, Stati Uniti, Donbass, Tunisia, Niger e Iraq. Grazie alle sue inchieste è stata finalista al Premio Ilaria Alpi, e ha vinto il Dig Award 2016 e il Premio Di Donato 2018. Ha pubblicato Non chiamatele fake news (Chiarelettere, 2020) e Il cielo oltre le polveri. Storie, verità e menzogne sull’Ilva di Taranto (Solferino, 2022). Nel 2021 ha firmato con Massimo Polidoro il suo primo podcast Complotti prodotto da Audible.

Attualmente firma la rubrica “Voci di Strada” su FQ Millennium e scrive per il FattoQuotidiano.it. È opinionista e collaboratrice di Cartabianca (Rai 3).