Валерий Гаврилин родился 17 августа 1939 года в Вологде. Мать будущего композитора работала директором Кадниковского детского дома, а отец был заведующим районного отдела народного образования (РОНО) в городе Сокол. Отец через два года после рождения сына погиб на войне.
В 1950 году мать Гаврилина была осуждена, и он попал в детский дом в Октябрьском районе Вологды, учился в средней мужской школе № 9, занимался в хоре, играл в оркестре народных инструментов, учился игре на фортепиано и пробовал сочинять музыку. Окончив 7 классов средней школы, поступил в Вологодское музыкальное училище на дирижёрско-хоровое отделение.
В 1958 году Гаврилин поступил в консерваторию, которую окончил в 1964 году по специальности музыковеда-фольклориста и по классу композиции профессора. После окончания консерватории занимался в аспирантуре.
С 1964 года вёл класс композиции в Музыкальном училище при Ленинградской консерватории.
Для творчества Гаврилина были характерны русская напевность и лиризм. Им введены новые формы хорового музицирования, основанные на синтезе академических и бытовых жанров. С «Русской тетрадью» он вошёл в музыку в 1960-е годы, в период так называемой второй неофольклорной волны, своеобразной параллели творчеству русских писателей-«деревенщиков». В «Русской тетради» и в «Военных письмах» он воплотил образ северорусской крестьянки, а в вокальном цикле «Вечерок» создал портрет своеобразной Гретхен русской провинции.
Скончался Валерий Гаврилин 28 января 1999 года в Санкт-Петербурге от третьего инфаркта; похоронен на Литераторских мостках Волкова кладбища.
Евгений Рыжкин