Родился 17 марта 1905 года в Москве в семье архитектора. После революции некоторое время учился на естественном факультете Пречистенского института, позже в Московском электротехническом институте. В 1923 году в составе геодезической экспедиции приезжает на Северный Урал. Именно в этой поездке определился круг его интересов: история, этнография и археология народов Северного и Среднего Урала.
За годы пребывания в этом регионе В. Н. Чернецов выучил язык манси и стал одним из авторов первой азбуки и учебников мансийского языка. С 1925 по 1930 годы он учится этнографическом отделении географического факуьтета Ленинградского университета. В 1930-х преподавал в Ленинградском педагогическом институте им. Герцена, был научным сотрудником сначала Института народов Севера, затем Музея антропологии и этнографии. В 1940 году переехал в Москву и до конца жизни работал научным сотрудником Института истории материальной культуры АН СССР.
Валерий Николаевич был одновременно археологом, историком, этнографом, фольклористом и лингвистом, тесно соприкасался с естественными и техническими науками историей искусств. Все это предавало широту и прочность его научным изысканиям.
Валерий Николаевич интенсивно работал в этнографических экспедициях у лозьвинских, сосьвинских и обских манси, исследователю удалось собрать колоссальный этнографический материал. До последних дней жизни он был членом редакционной коллегии журнала «Советская Этнография» Также Чернецов В. Н. вел активные археологические исследования, открытые им памятники вошли в золотой фонд уральской археологии.
Особое место в его научной деятельности занимали наскальные рисунки — уральские писаницы. Их поиску, копированию и интерпретации посвящены многие годы его упорного труда.
Сбор материалов по наскальным изображениям был начат Чернецовым в 1927 году на реке Тагил. Первые экспедиции (1927, 1938) он проводил в одиночку, но несмотря на это и труднодоступность многих мест, сумел открыть и зафиксировать памятники на берегах Тагила, Нейвы, Режа, Туры, Серги. С конца 1950-х годов исследования уральских писаниц проводились с экспедицией Института археологии АН СССР. Был собран огромный материал, который был обобщён в двух томах его монументальной работы «Наскальные изображения Урала» (1964, 1970 гг). Здесь анализировались и обобщались все известные к тому времени сведения о наскальных изображениях Урала. Работа построена с учётом всей суммы собранных автором данных о духовной и материальной культуре народов региона. Помимо публикации накопленного материала, касающегося непосредственно уральских писаниц, работа содержит многочисленные факты и наблюдения этнографического характера, собранные автором в течение жизни.