С 1960 заведующий лабораторией Новосибирского института органической химии Сибирского отделения АН СССР (Новосибирск) и с 1966 заведующий кафедрой органической химии Новосибирского университета. Основные исследования в области изучения механизмов реакций ароматических соединений и молекулярных перегруппировок с участием карбониевых ионов. Открыл ряд новых реакций изомеризации и установил механизмы перемещения различных заместителей в ароматическом ядре. Изучил строение и реакционную способность аренониевых ионов и их аналогов. Автор монографии «Изомеризация ароматических соединений» (1963). Награждён орденом «Знак Почёта» и медалью. Получил в 1985 году Международную научную премию им. А. П. Карпинского за научные достижения и укрепление международного сотрудничества ученых. Вице-президент и затем президент Международного союза химиков, вице-президент Научного комитета по проблемам окружающей среды Международного совета научных союзов (с 1992 года), член Высшего Консультационного совета по устойчивому развитию при Генеральном секретаре ООН. Являлся также членом ряда зарубежных академий: Индийской национальной академии наук (c 1985), Болгарской (c 1987), Монгольской (c 1982), Чехословацкой (c 1987) академий наук, Академии наук Беларуси (c 1995).
Валентин Афанасьевич Коптюг родился 9 июня 1931 года в г. Юхнове Западной (ныне Калужской) области в семье белоруса Афанасия Яковлевича Коптюга, занимавшего должность начальника районного отделения связи, и Надежды Васильевны Коптюг, работавшей телеграфисткой. Отец (член ВКП(б) с 1920) в 1937 году был исключен из партии за утаивание информации о своих братьях, один из которых ранее был раскулачен, а второй в прошлом являлся стражником. 4 февраля 1938 года А. Я. Коптюг был арестован, обвинен по статье 58 (пункты 7, 10) в антисоветской деятельности и 13 февраля 1938 года заседанием тройки Смоленского УНКВД приговорен к расстрелу, который был приведен в исполнение 19 февраля того же года. Реабилитирован отец В. А. Коптюга был лишь 25 сентября 1956 года постановлением Президиума Смоленского областного суда. Дело его ныне находится на хранении в УФСБ Смоленской области.
Сам В. А. Коптюг вспоминал:
Уже летом семья была выселена из дома, но, благодаря телеграмме Н. К. Крупской, дальнейших репрессивных мер удалось избежать, и право проживания было возвращено. Однако мать была вынужденна поступить в смоленский Дом учителя буфетчицей. Работа складывалась удачно, и к 1941 г. Н. В. Коптюг уже была директором этого учреждения. В. А. Коптюг учился в этот период в средней школе им. Н. К. Крупской (теперь гимназия им. Н. М. Пржевальского). Однако из-за начала Великой Отечественной Войны семья вынуждена была эвакуироваться. У В. А. Коптюга сохранились воспоминания об этом:
Однако вместо Тамбова В. А. Коптюг с братом попали в Сталинград, где их нашла мать. Осенью же 1941 г. из-за участившихся бомбежек города семья переезжает в Самарканд, жизнь в котором стала отдельным периодом в истории В. А. Коптюга.
Здесь В. А. Коптюг заканчивает среднее образование, окончательно сформировавшее его характер. Валентина Афанасьевича постоянно поддерживала мать, работавшая в эвакуации сначала учетчицей и заведующей складом и затем начальником швейного цеха. Своим примером она воспитывала в сыне упорство и трудолюбие. В 1949 г. он заканчивает учёбу с заслуженной золотой медалью. Показательна выданная выпускнику характеристика, похожая, скорее, на характеристику взрослого ученого:
Получив аттестат, В. А. Коптюг сразу же подает документы в МГУ, но изначально скрывает информацию о расстреле отца. Сообщив позднее об этом приемной комиссии, он получает предложение поступить в другой ВУЗ и подает документы в Московский химико-технологический институт — знаменитую «Менделеевку», куда успешно поступает на факультет факультета технологии органических веществ. Химико-технологическая школа МХТИ была знаменита в СССР и мире. Возглавлял институт с 1948 г. его выпускник, профессор, с 1962 г. академик, Н. М. Жаворонков. На первом же курсе В. А. Коптюг четко обозначил смысл своей жизни — научная деятельность. С. И. Дракин, профессор, тогда аспирант, руководивший первой его научной работой, говорил:
Преподаватели неорганической химии стали считать его уникальным студентом. По материалам исследований ещё в студенческие годы были опубликованы четыре статьи Коптюга (две — в «Журнале общей химии», одна — в «Докладах Академии наук», одна — в «Научных докладах высшей школы»).
Неорганическую химию в МХТИ читали А. Ф. Капустинский и В. М. Радионов — выдающиеся ученые, получившие классическое европейское образование и много лет работавшие в Европе. К четвёртому году учёбы будущие технологи были перегруппированы по кафедрам. Студенты получили там временные рабочие места и большую часть учебного процесса занимались исследованиями. В. А. Коптюг выбрал кафедру профессора Н. Н. Ворожцова-младшего (позднее академика) — кафедру химической технологии органических красителей и промежуточных продуктов. Правой рукой Ворожцова-младшего был Б. И. Степанов. Коптюг считал что он обязан своим становлением как исследователя им обоим. Летом 1954 г. в Колонном зале Дома Союзов директор МХТИ Жаворонков вручил Коптюгу диплом с отличием, а 25 сентября 1954 г. Ворожцов-младший написал ректору МХТИ прошение о зачислении инженера-технолога Коптюга в аспирантуру. Статус сына «врага народа» был значительным препятствием, но В. А. Коптюг все же был зачислен в аспиранту. В том числе, на это повлияли начинавшиеся в партии и правительстве процессы десталинизации.
В 1954 г Ворожцов-младший создает лабораторию по изучению и применению радиоактивных изотопов. Сложившийся исследовательский коллектив был первым в СССР. В. А. Коптюг в качестве своей специализации выбирает изучение радионуклидной очистки, католизации и изомеризации ароматических соединений. На основе наработанных материалов он пишет диссертационное исследование на тему «Изучение механизма парофазной каталитической изомеризации монохлорнафталинов». Защита состоялась 25 декабря 1957 г. Причем, работа, несмотря на свою сложность и оригинальность, была завершена досрочно.
Ещё работая над диссертацией и позже, по окончании аспирантуры, В. А. Коптюг разработал ряд новых для советской химической науки методик синтеза многих меченых органических соединений. Они были успешно внедрены в производство в Государственном институте прикладной химии (ГИПХ, Ленинград). Исследователь успешно продолжал работу, углубляя и расширяя свое диссертационное сочинение. Постепенно молодой специалист начинает собирать вокруг себя талантливых выпускников московских ВУЗов, многие из которых в будущем составят его научную школу.
В 1957 г. Н. Н. Ворожцов-младший, ставший к тому времени академиком, получает предложение возглавить создаваемый в Новосибирском Академгородке Институт органической химии. Одним из первых он приглашает на работу в Новосибирск В. А. Коптюга. С 1959 г. он заведует лабораторией изучения механизма органических реакций методом меченых атомов, но бывает в Новосибирске не постоянно. Окончательно ученый переезжает в Новосибирск в 1960 г. Уже в 1962 г. Он заканчивает монографию «Изомеризация ароматических соединений», впервые введя данный вопрос в мировой научный оборот. В печати она появилась в 1963 г. в Новосибирске, а в 1965 г. была переведена на английский язык, выйдя в Израиле в рамках программы научных переводов. На ее основе В. А. Коптюг защищает в 1965 г. докторскую диссертацию — «Изучение изомерных превращений ароматических соединений».
В 1966 г. В. А. Коптюг назначен главой кафедры органической химии Новосибирского государственного университета. С 1971 г., успешно проявив себя, он получает назначение в созданный в Новосибирске при СО АН СССР Научно-информационный центр по молекулярной спектроскопии, при котором функционировала единственная в СССР библиотека спектральной информации. С 1979 года академик, действительный член РАН. Был научным сотрудником, затем с 1987 года директором Новосибирского института органической химии. С 1978 по 1980 год был ректором Новосибирского государственного университета. Председатель Сибирского отделения АН СССР (позднее РАН) и вице-президент РАН (с 06.03.1980 по 10.01.1997). В 1990 г. за фундаментальный цикл исследований в области строения и реакционной способности карбокатионов ему была присуждена Ленинская премия. Являлся вице-президентом научного комитета по проблемам окружающей среды, членом Высшего Консультационного совета по устойчивому развитию (концепции которого он активно пропагандировал после конференции в Рио-де-Жанейро в 1992, закладывая их в основу программы развития СО РАН) при генеральном секретаре ООН, вице-президентом (1985) и затем президентом (1987) Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК). В 1989 г. бюро ИЮПАК одобрило предложенную им программу «Химия и окружающая среда», за чем последовало назначение академика представителем ИЮПАК в Научном комитете по проблемам окружающей среды (СКОПЕ) при Международном совете научных союзов (ИКСУ), а в 1992 г. избран вице-президентом СКОПЕ. С 1994 г. возглавлял объединенный ученый совет РАН по экологии.
Активно В. А. Коптюг участвовал и в политической жизни страны. Несмотря на судьбу отца, он всю жизнь придерживался коммунистических позиций. Неоднократно избирался депутатом Верховного Совета СССР (1984—1989), членом Центральной ревизионной комиссии КПСС (1981—1986), был кандидатом, а затем членом ЦК КПСС, в последние годы жизни (1993-1997) был членом Президиума ЦИК КПРФ.
Скончался В. А. Коптюг 10 января 1997 года в Москве и похоронен затем в Новосибирске.
С 1966 года В. А. Коптюг возглавлял кафедру органической химии Новосибирского государственного университета (НГУ), в течение десятилетий читал лекции по теоретической органической химии. Являлся автором курсов "Теоретические основы органической химии" и "Введение в специализацию". Последний был посвящен внедрению в органическую химию новейших технологий. С 1978 по 1980 годы был ректором НГУ. За годы преподавательской и исследовательской деятельности он создал крупные научные школы в области органической химии и химической информатики.
Под его научным руководством было защищено 53 кандидатских диссертации и 7 докторских диссертаций были выполнены при его научном консультировании.
Наиболее известными учениками В. А. Коптюга являлись: Т. Н. Герасимова (д.х.н.), Б. Г. Дерендяев (д.х.н.), В. Г. Шубин (д.х.н.), Н. Ф. Салахутдинов (д.х.н.), А. П. Крысин (д.х.н.), В. А. Бархаш (д.х.н.), В. Д. Штейнгарц (д.х.н.).