Доктор экономических наук (2004). Член Академии экономических наук Украины.
В 1981—1985 годах обучался в Донецком индустриальном техникуме.
Окончил Московское высшее общевойсковое командное училище имени Верховного Совета РСФСР (1985—1989) по специальности «инженер». После служил в Германии, в 1992 году был уволен в запас. В 1992—1993 годах обучался в Немецкой финансовой академии (Мюнхен). В 1993 году по правительственной программе профессиональной переподготовки военнослужащих получил специальность «экономист». В 1993—1995 годах — директор АО «Укрэнергоресурс», президент донецкой телерадиокомпании «ВИКО».
В 1995—1996 годах — заместитель председателя исполкома по вопросам планирования, финансов и бюджета Куйбышевского райсовета Донецка. В 1996—1998 годах — консультант зампредседателя и первого зампредседателя, советника председателя, заместителя по организационно-кадровой работе главы Донецкой облгосадминистрации Виктора Януковича.
В 1998 году избран народным депутатом Верховной Рады Украины 3-го созыва, был первым заместителем председателя парламентского комитета по вопросам бюджета. Входил в депутатскую группу «Трудовая Украина», перейдя через два года во фракцию «Регионы Украины», а затем — в «Партию регионов».
В Верховную Раду 4-го созыва был избран от блока «За единую Украину!». В апреле 2005 года перешёл из «Партии регионов» в «Трудовую Украину». После ухода председателя партии Сергея Тигипко отставку, Коновалюк встал во главе «Трудовой Украины».
3 августа 2007 года «Трудовая Украина» влилась в «Партию регионов». На досрочных парламентских выборах 2007 года Коновалюк стал депутатом Верховной Рады 6-го созыва.
Коновалюк возложил ответственность за газовый конфликт 2009 года на власти Украины: «То, что сегодня происходит в энергетическом секторе Украины, — это плата за неэффективную и безответственную государственную власть. Ее лживые заявления и систематические нарушения всех достигнутых договоренностей серьёзно вредят международному имиджу страны. Если уже сейчас не принять действенных мер, Украину ожидает самый масштабный за всю историю энергетический кризис. <...> Сегодняшнее правительство Украины обречено на отставку, поскольку его популистская политика уже привела к глубокому экономическому и политическому коллапсу».
2 сентября 2008 года был назначен на пост главы временной следственной комиссии по изучению законности поставок оружия. Комиссия, в частности, занималась изучением поставок в Грузию оружия, применявшегося грузинскими войсками во время вооружённого конфликта в августе 2008 года. В ходе расследования Коновалюк неоднократно говорил о выявленных нарушениях в экспорте оружия, обвиняя президента Виктора Ющенко в участии в незаконных сделках. По данным комиссии, для продажи Грузии несколько зенитно-ракетных комплексов «Бук» были сняты с боевого дежурства.
В октябре 2008 года Коновалюк отметил, что власти начали готовить различные провокации, и выразил тревогу за жизнь ряда членов комиссии. 11 ноября 2008 года Коновалюк заявил, что, согласно предварительной информации о проверке Главного контрольно-ревизионного управления, выявлена схема отмывания украинских денег, в результате чего «государственному бюджету Украины был нанесен колоссальный ущерб». 17 ноября Служба безопасности Украины заявила, что заявления Коновалюка «являются инсинуациями в ущерб национальной безопасности Украины». 4 декабря 2008 года министр обороны Украины Юрий Ехануров своим приказом лишил Коновалюка офицерского звания «подполковник запаса». По словам Коновалюка, это было сделано с целью дискредитировать в глазах общественности отчёт комиссии. «Партия регионов» назвала решение Еханурова «политической расправой», потребовав его отставки.
15.03.2011 депутат Государственной Думы России Михаил Ненашев публично выразил благодарность народному депутату Украины Валерию Коновалюку за «нормальную славянскую позицию в истории с ситуацией на Кавказе».
25 января 2009 года СБУ обвинила Коновалюка в нарушении законодательства о государственной тайне; в феврале 2009 Печерский районный суд г. Киева приостановил дело по причине «отсутствия состава преступления».
В сентябре 2011 года депутат признался на пресс-конференции в сборе с помощью СБУ досье на неугодных ему граждан Украины и попытался оклеветать их, утверждая наличие связи между организаторами акции протеста против повсеместного внедрения биометрических документов и своими конкурентами (Коновалюка связывают с концерном ЕДАПС — частным поставщиком таких средств идентификации).