Родился 27 августа 1927 году в городе Лихославле Тверской области (соврем. ул. Бежецкая, 18) в семье служащего.
Языки и литературу Соколову преподавала Нина Иосифовна Панэ, внучатая племянница А.С. Пушкина. Начал писать со школьного возраста. В 1945 году Соколов поступил в Московский институт стали и сплавов. Из института его призвали в армию. А в 1947 году он был арестован в армии за отказ от участия в выборах и политические стихи и осужден военным трибуналом к 10 годам, отбывал срок в Воркутлаге. Вышел из заключения по амнистии в 1956 г. и поселился в Новошахтинске (Ростовская область), работал шахтёром. В 1962 г. приговор был отменен Верховным судом СССР.
В 1958 Соколов был осужден вторично за «антисоветскую агитацию», 10 лет Дубровлага (Мордовия). В Новошахтинск он вернулся 31 августа 1968 г.
В 1970 году Соколов был приговорен к году лишения свободы по обвинению в краже духовых инструментов. В 1972 году он был вновь осужден к 5 годам лишения свободы за столкновение с милицией по обвинению в злостном хулиганстве.
За несколько дней до освобождения он написал заявление об отказе от советского гражданства и потребовал выезда из СССР. За это он был обвинен в «распространении заведомо ложных измышлений, порочащих советский строй», признан невменяемым и направлен в спецпсихбольницу в Черняховск. В сентябре 82-го года, за два месяца до смерти, его перевели в Новошахтинск, в обычную психиатричекую больницу, где он и скончался от инфаркта и был похоронен на городском кладбище.
В середине 1960-х, 1970-е годы Соколов воспринимается как лучший русский поэт ГУЛАГа. Стихи Соколова широко известны в политическом лагерном мире, проникли в лагерный фольклор, они звучат на западных «голосах», получают высокую оценку А. Солженицына.
Поэзия Зэка отличается гражданской смелостью, в ней усиленное метафорическое начало и романтический пафос сочетаются с отчетливым изображением ужасов лагерной жизни.
С конца 1980-х подборки стихотворений Валентина Зэка и материалы о нем появляются в «Вопросах литературы», «Театральной жизни», «Литературной России» и т. д. Центральное телевидение в 1991 году создает документальный фильм о поэте.
Около 200 стихотворений поэта составили основу книги «Глоток озона», более 300 обнаружено позднее в «деле Соколова» (1994).