Академик Академии наук СССР (1966; член-корреспондент 1958), Герой Социалистического Труда (1969).
Валентин Валентинович, третий сын в семье статского советника Валентина Александровича Новожилова и его жены Марии Николаевны, родился 18 мая 1910 года в городе Люблин.
Брат Виктор — выдающийся специалист в области статистики, экономики промышленности, оптимального планирования и использования экономико-математических методов в народном хозяйстве — зародил у Валентина интерес к науке.
Валентин Валентинович получил образование вначале в петербургской гимназии Карла Мая, а затем в Ленинградском политехническом институте на физико-механическом факультете (1931). Был научным сотрудником ряда НИИ; с 1945 года — профессор кафедры теории упругости математико-механического факультета Ленинградского государственного университета.
Основные труды посвящены теориям упругости и пластичности, расчёту оболочек и прочности корабельных конструкций, теории волновых процессов. В. В. Новожиловым сформулированы теория конечных упругих деформаций и теория пластичности, учитывающая микронапряжения, исследован эффект Сен-Венана в динамике стержней, установлена степень точности формирования основных уравнений теории упругих оболочек и преобразование их к комплексному виду. На основе работ Новожилова и под его руководством созданы практические методы статического и динамического расчёта судов и разработаны нормы прочности.
Валентин Валентинович — основатель научной школы, носящей его имя.
Умер 14 июня 1987 года, похоронен на Волковском кладбище Санкт-Петербурга.
Две дочери — Евгения и Ирина, сын — Всеволод. Внуки - Никита, Анастасия. Правнуки - Владимир, Людмила, Анна, Мария