Окончил ВГИК в 1956 году.
В середине 90-х Валентин Брылеев был основным актёром в телепередаче «Колесо истории», где в компании с А. Пятковым и В. Коппаловым разыгрывал сцены из различных эпох. В общей сложности эти мастера перевоплощения сыграли около тысячи персонажей.