Валентина Титова дебютировала совсем молодой на сцене Дворца культуры. Затем она стала актрисой в свердловском Театре юного зрителя, а затем перешла на работу в Большой драматический театр.
В 1964 году окончила студию при БДТ им. М. Горького в Ленинграде.
При разводе с Владимиром Басовым суд решил оставить обоих детей с отцом.
В 1970—1992 годах — актриса Театра-студии киноактёра в Москве.