Родился 10 июля 1928 года в селе Ново-Покровка Ульяновского района Омской области.
В 1945 году окончил Омский авиационный техникум, в 1950 году – с отличием Сибирский автомобильно-дорожный институт им. В.В. Куйбышева по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». Инженер-механик.
1950-1954 годы – старший, главный инженер Хабаровского автопредприятия. 1954-1960 годы – инженер-конструктор, начальник опытного производства Электротехнического завода Омского Совнархоза. 1960-1969 годы – заместитель главного конструктора, главный конструктор, главный инженер Омского электромеханического завода (ОАО «Сибирские приборы и системы»). С 1969 года – руководитель предприятия. В 1988 году назначен генеральным директором государственного производственного объединения «Машиностроитель» – генеральным директором производственного объединения «Полёт», который возглавлял по 1995 год.
Валентин Иванович Зайцев внёс огромный вклад в развитие Электромеханического завода, оснащение его передовой техникой, в становление трудового коллектива, способного решать сложные производственные и социальные задачи. Под его руководством и при непосредственном участии освоен выпуск сложных гироскопических и электронных приборов, систем управления для ракетно-космической техники, создано автоматизированное производство товаров народного потребления. Много внимания уделял подготовке руководящих кадров и других сотрудников, культуре производства, вопросам рационализации, изобретательства и научной организации труда.
По инициативе В. И. Зайцева реализованы крупные социальные проекты: строительство жилья, школьных и дошкольных учреждений, дворца культуры, спортивных объектов, баз отдыха, медицинских учреждений. Многие годы предприятие занимало ведущие места в отрасли и в регионе, неоднократно награждалось государственными, отраслевыми и областными наградами.
Участвовал в разработке и реализации проектов:
- серийного выпуска датчика программируемых импульсов для управления полётом ракет;
- освоения производства комплекса гироскопических приборов управления для ракет (гировертикальный, гирогоризонтальный гироинтегратор, шаговые двигатели);
- внедрения технологических процессов: точного литья по выплавляемым моделям, изготовления плат печатного монтажа, водородной пайки, электроимпульсной обработки металлов;
- изготовления комплектов бурового устройства для станции «Луна-16», которая успешно выполнила задачу по взятию грунта с поверхности Луны и 12 сентября 1970 года доставила его на Землю;
- освоения выпуска систем ориентации и стабилизации для космических аппаратов в интересах министерства обороны, гироскопического хранителя направления;
- внедрения первой очереди автоматической системы управления производством на базе ЭВМ «Минск-32»;
- внедрения станков с числовым программным управлением и механизации транспортно-складских работ;
- выпуска спецприборов для изделия «Точка»;
- внедрения автоматических линий гальванопокрытий и монтажа интегральных микросхем, первой очереди межкорпусного транспортного конвейера;
- выпуска гиростабилизированной платформы для изделия «Метеорит»;
- разработки и производства системы ориентации и стабилизации для космических аппаратов «Ураган»;
- освоения выпуска гиростабилизированной платформы для ракеты-носителя с использованием в ней новой элементной базы;
- освоения производства по условным комплектам к подетальному планированию с использованием ЭВМ ЕС-1022;
- внедрения системы группового управления станками с ЧПУ от ЭВМ М600;
- выпуска 16 наименований комплекса командных приборов, блоков акселерометров для системы «Энергия-Буран»;
- производства гиростабилизированной платформы для крылатых ракет;
- освоения выпуска чувствительных элементов для нового вида гиростабилизированной платформы.
Время руководства ПО «Полёт» совпало с резким сокращением государственного заказа и началом конверсии производства. Освоено производство самолёта Ан-74, ряда других изделий гражданского назначения.
Герой Социалистического Труда, лауреат Государственной премии СССР.
Награждён орденами Ленина, Октябрьской революции, «Знак Почёта», юбилейной медалью «За доблестный труд. В ознаменование 100-летия со дня рождения В.И. Ленина», премией советских профсоюзов.
Член-корреспондент Международной инженерной академии и Инженерной академии Российской Федерации.
Депутат Верховного Совета СССР (1979-1984 гг.).
Зайцев Валентин Иванович // Омские инженеры. Дела и судьбы / [Редкол.: Ю. В. Кривошеин и др.]. — Омск : Русь, 2012. — 163, [1] с. : ил., портр. —
С. 62-63.