Родилась 10 июля 1939 года в Москве. Родители Валентины Пономарёвой — скрипач Дмитрий Пономарёв, племянник знаменитого цыганского музыканта — Михаила Эрденко, и пианистка Ирина Лукашова. Будущая певица родилась, когда её родители ещё обучались в Московской консерватории и жили в общежитии. Валентина росла, окружённая музыкой. Европейская классика и цыганские мелодии одинаково хорошо знакомы ей с детства.
Валентина обучалась во многих школах, поскольку ей приходилось переезжать с родителями из города в город. После получения среднего образования она поступила на музыкальное отделение училища искусств Хабаровска, сразу на два факультета — вокальный и фортепиано. Во время обучения Пономарёва знакомится с джазом и увлекается этим жанром.
