Valeriy Sokolov is geboren in Kharkiv.
Hij ontving de Study Grant Prize tijdens het International Pablo Sarasate Competition in Pamplona, Spanje in 1999, wat hem een beurs opleverde om te studeren bij Natalia Boyarskaya aan de Yehudi Menuhin School, Engeland.
In september 2005 nam Sokolov deel aan het George Enescu Festival en won de Grote Prijs met een uitvoering van Beethovens Vioolconcert; hij won ook de Beste Uitvoering voor Enescu's Vioolsonate nr. 3 en de Prijs van de Enescu Stichting.
In 2006 en 2007 trad hij op met het Chamber Orchestra of Europe en Douglas Boyd, het Bournemouth Symphony en Yan Pascal Tortelier en met het Orchester Musikkollegium Winterthur onder Howard Griffiths. Elders trad hij op met de Philharmonie van Bremen en Stefan Blunier, en het Symfonieorkest van Bazel met Rumon Gamba. Sokolov maakte zijn Amerikaanse orkestdebuut in de zomer van 2007, met optredens op het Aspen Music Festival en het Grand Teton Music Festival, en, op speciale uitnodiging van David Zinman, op het Blossom Festival met het Cleveland Orchestra.
In februari 2008 gaf hij de Amerikaanse première van Boris Tishchenko's Concerto for Piano and Violin in Carnegie Hall, New York en in de Library of Congress, Washington. Sokolov keerde terug naar het Aspen festival in augustus 2008 om Bartóks Vioolconcert nr. 2 uit te voeren met Peter Oundjian.
Op persoonlijke uitnodiging van Lawrence Fosternam Sokolov Enescu's Vioolsonate nr. 3 op, als aanvulling op Fosters opname van Enescu's Octet in een transcriptie voor symfonieorkest, begin 2009 uitgebracht op cd op het label EMI/Virgin.
In de afgelopen seizoenen trad hij op met het Tonhalle Orchester Zürich, het Chamber Orchestra of Europe, het Orchestre National de Bordeaux-Aquitaine, en maakte hij debuten met het Rotterdams Philharmonisch Orkest, Die Deutsche Kammerphilharmonie Bremen, het Orchestre National de France en het Tokyo Symphony Orchestra. Dirigenten met wie hij heeft samengewerkt zijn David Zinman, Vladimir Ashkenazy, Ivor Bolton en Ludovic Morlot. Hij trad in recital op in de Wigmore Hall, het Théâtre du Châtelet en het Festspielhaus Baden-Baden.
In maart 2017 zal hij het Bartók Vioolconcert nr. 2 uitvoeren met het NDR Elbphilharmonie Orkest onder Juraj Valčuha.