W 1954 roku Wala poszła do pracy w Jarosławskiej Fabryce Szyn. Chciała pomóc rodzinie. Tutaj pracowała na maszynie do cięcia. Równolegle uczyła się w klasach wieczorowych szkoły młodzieży pracującej. W 1955 roku, od kwietnia, siedem lat pracowała jako tkaczka w kombinacie tkanin technicznych „Czerwony przekop”. W tym zakładzie pracowała także jej mama i starsza siostra.
W Aeroklubie Jarosławskim (od 1959 roku) Walentyna uprawiała spadochroniarstwo. Oddała dość dużo, bo 90 skoków. Od 1955 do 1960 roku uczyła się w Technikum Przemysłu Lekkiego.
W pewnym momencie Siergiej Pawłowicz Korolow pomyślał o wysłaniu w kosmos kobiety-kosmonautki. W 1962 roku rozpoczął on poszukiwania odpowiednich kandydatek. Chętnych były setki. Sergiej Pawłowicz wybrał następujące kobiety: Żannę Dmitrijewną Jorkinę, Tatianę Dmitrijewną Kuzniecową, Walentynę Leonidowną Ponomariową, Irinę Bajanowną Sołowiową i Walentynę Tierieszkową.
Walentynę Władimirowną wraz z pozostałymi dziewczynami wezwano do terminowej służby wojskowej w stopniu szeregowca.
W szeregi kosmonautów została ona zaliczona 12 marca 1962 roku. Odbyła szkolenie jako słuchacz-kosmonauta drugiego stopnia. 29 listopada 1962 roku zdała egzaminy końcowe z przygotowania ogólnokosmicznego na celujący. Od 1 grudnia 1962 roku Tierieszkowa została kosmonautką pierwszego oddziału pierwszego stopnia. Od szesnastego czerwca 1963 roku stała się kosmonautką-instruktorem.
Bardzo wiele trenowała. Przede wszystkim na odporność organizmu na czynniki lotu kosmicznego. Odbywała także treningi w nieważkości. Przeprowadzane były na pokładzie samolotu MiG-15. 16 kwietnia 1963 roku na statku kosmicznym „Wostok-5” pierwsza kobieta w świecie poleciała w kosmos. Następny lot (na pokładzie „Wostoka-6”) odbyła ц czerwcu 1963 roku.
Trzypokojowe mieszkanie w Jarosławlu na ulicy Gołubiatnej (dzisiaj ulica Tierieszkowej) otrzymała Tierieszkowa po powrocie z kosmosu. Do nowego mieszkania przeprowadziła się z mamą, ciocią i jej córką.
W 2004 roku przeszła ciężką operację serca.
W Polsce Tierieszkowa była bardzo popularna. Kraj nasz odwiedziła w grudniu 1963 roku razem z Walerym Fiodorowiczem Bykowskim. Zespół „Filipinki” śpiewał wówczas piękną piosenkę „Wala-twist”. Słowa znali wszyscy.
