В детстве он прочел книги Жюля Верна «Из пушки на Луну» и «Вокруг Луны» и принял решения посвятить свою жизнь космическим полетам. Мальчик стал интересоваться астрономией, прочел многие известные книги на эту тему, хорошо учился в школе, интересовался физикой, химией, астрономией, делал доклады по теории относительности.

С четырнадцатилетнего возраста стал посещать Государственную народную астрономическую обсерваторию. Здесь, в кружке общества любителей астрономии подростки занимались изучением звездного неба, читали книги Перельмана и Циолковского. 26 сентября 1923 года завязалась переписка Валентина с Константином Эдуардовичем, которая продолжалась много лет. Циолковский посылал мальчику некоторые свои книги.

Первая статья Валентина, «Завоевание Землей Луны», увидела свет 18 мая 1924 года. В ней будущий конструктор двигателей предположил, каким будет применение реактивных двигателей в авиационной и ракетной технике. 

В 1925 году  Глушко едет учиться в Ленинградский государственный университет, но опаздывает к вступительным экзаменам и становится вольнослушателем.

С мая 1929 года Глушко начал работу в Газодинамической лаборатории (ГДЛ) в Ленинграде и возглавил группу по разработке электрических и жидкостных ракет и ракетных двигателей. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность двигателя. Позднее, электрические ракетные двигатели использовали в навигационных системах космических аппаратов, на корабле «Восход», на межпланетной станции «Зонд-2». Валентин Петрович почти на 30 лет опередил своих западных коллег.

В 1930-м году Глушко стал уделять пристальное внимание жидкостным двигателям. Уже в 1930 году был готов первый из них, ОРМ-1. Позднее началось тесное сотрудничество с многими учеными, в том числе и с С.П. Королёвым. 

21 сентября 1933 года на базе ГДЛ и московской группы изучения реактивного движения был образован первый в мире Реактивный НИИ (РНИИ). Глушко продолжал создавать двигатели, но уже под конкретные ракеты и ракетопланы.

В 1945 году Глушко был награжден орденом Трудового Красного Знамени. После войны Валентин Петрович стал заведующим кафедрой ракетных двигателей в Казанском авиационном институте.

Весь 1946 год Глушко провел в Германии, в командировке по изучению трофейных немецких ракет ФАУ-2.

3 июля 1946 года приказом министерства авиационной промышленности авиазавод № 456 в Химках был перепрофилирован под производство жидкостных ракетных двигателей.

15 мая 1957 года состоялось первое летное испытание ракеты Р-7 с двигателями РД-107 (для первой ступени) и РД-108 (для второй ступени).

 
15 мая 1987 года состоялся успешный пуск ракеты «Энергия» с самым мощным двигателем. А многоразовая ракетно-космическая система «Энергия-Буран», стартовавшая 15 ноября 1988 года и успешно приземлившаяся на посадочную полосу Байконура, стала главным достижением Глушко.

К моменту триумфального полета «Бурана», Валентин Петрович был уже тяжело болен, даже сам полет смотрел по телевизору в больнице. Спустя 2 месяца, 10 января 1989 года он скончался. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве. Незадолго до своей смерти Глушко просил развеять часть его праха на Луне или на Марсе.

С 1956 по 1982 годы были изданы 40 томов справочных изданий с информацией о свойствах различных веществ, используемых в таких топливах. Справочники удостоены Государственной премии СССР и переведены на другие языки. С 1969 года Валентин Петрович возглавлял научно-методический совет по астрономии и космонавтике Всесоюзного общества «Знание».

Глушко также являлся автором более 250 научных и научно-популярных работ, в том числе главным редактором энциклопедии «Космонавтика» (издания 1968, 1971 и 1985гг.)