Начал играть в хоккей с шайбой в 10 лет на стадионе «Красный Октябрь» в городе Тушино вместе со своим старшим братом. Затем перешёл в хоккей с мячом, записавшись в группу к тренеру Михаилу Константиновичу Девишеву.
По его собственному признанию, он сразу выбрал позицию полузащитника, потому что очень любил владеть мячом.
В высшей лиге чемпионата СССР Валерий Грачёв начал выступать в 1982 году в составе хоккейной команды «Зоркий» из Красногорска, а в 1984 году был вынужден перейти в «Динамо» (Москва) для прохождения воинской службы.
Выступал за «Зоркий» (Красногорск) — 1982 — 1984, 1991 — 1993; «Динамо» (Москва) — 1984 — 1991; «Фалун» (Швеция) — 1993 — 2000; «Венешборй» (Швеция) — 2000 — 2003.
Работал тренером сборной России (играющий тренер) — 2001 — 2003; «Венерсборг» (играющий тренер) — 2002 — 2003; «Зоркий» — 2003 — 2005 (главный тренер), 2006 — 2008 (играющий тренер).
С 2009 года работает в Венерсборге спортивным менеджером клуба первой лиги «Bl?sut Bandyklubb».
За сборные СССР и России сыграл 144 матча, забил 86 мячей.
В чемпионатах СССР и России сыграл 207 матчей, забил 89 мячей («Зоркий» — 63, 54).