Народився в Москві на Арбаті. Зростав і формувався у творчій інтелігентній родині, в атмосфері класичної музики і літератури. Батько: Нікулін Юрій Веніамінович (1907, Одеса — 1958, Москва) — радянський драматург. Мати: Євгенія Наумівна Брук-Нікуліна (1909—1982) — музикант (піаністка, пізніше — педагог консерваторії). Племінник письменника Льва Нікуліна.
У 1952 році вступив на юридичний факультет Московського державного університету імені Ломоносова і закінчив в 1957. Будучи студентом університету, паралельно, в 1956 році вступив до Школи-студії імені В.І. Немировича-Данченка при МХАТ (курс П.В. Массальского) і закінчив в 1960 році.
З 1960 року — актор московського театру «Современник». Молодий театр тільки починав свою творчу долю, і блискучий акторсько-режисерський колектив молодих засновників театру створив атмосферу доброзичливості, любові, розуміння, поваги, творчого пошуку. Актори були всі на рівних, Валентина Нікуліна любили, він займав свою особливу нішу.
Яскравий, самобутній, різноплановий, глибокий драматичний артист.
У кінематографі дебютував в 1961 році. Зіграв понад сто ролей в кіно, багатосерійних стрічках і телевиставах.
Знімався в українських картинах: на Одеській кіностудії — «13 доручень» (1969), «Клоун» (1980), «Білий танець» (1981), «Розбіг» (1982), «Звіздар» (1986), «Топінамбури» (1987), «Господня риба» (1991); та на кіностудії Довженка — «Капітан Фракасс» (1984, кардинал), «Канкан в Англійському парку» (1984, Родіонов).
Володів красивим, впізнаваним тембром голосу, майстерно декламував вірші російської високої поезії на творчих вечорах, музиціював на фортепіано, виконував пісні та романси в кінофільмах і виставах.
На фірмі грамзапису «Мелодія» вийшло кілька платівок із піснями у виконанні артиста.
Працював на озвучуванні фільмів, мультфільмів («Чарівник Смарагдового міста» (1973), «Дарую тобі зірку» (1974), «Незнайко в Сонячному місті» (1977), «Робінзон Кузя» (1978) та ін.), брав участь у радиоспектаклях.
Валентина Нікуліна пов'язувала дружба з цілим поколінням талановитих людей, художників-професіоналів, акторів, режисерів, з поетами Булатом Окуджавою, Юрієм Левітанським, Давидом Самойловим, Арсенієм Тарковським.
На початку 90-х, за ініціативи дружини, емігрував з родиною до Ізраїлю, жив у Єрусалимі. Грав у театрі «Габіма», знявся в кіно в невеликих ролях, працював у Російській антрепризі Михайла Козакова, багато їздив по Ізраїлю з концертами і музично-поетичним моноспектаклем «Друзів моїх прекрасні риси…» — виступав перед російськомовною діаспорою вихідців з СРСР. Однак, на чужині творча доля вже немолодого артиста не складалася. У 1998 році, після семи років життя в Ізраїлі, він сам повернувся на батьківщину.
З 1999 року — знову актор театру «Современник». Зіграв ряд невеликих ролей в кіно і серіалах.
В останні роки життя доля подарувала актору нове кохання і сімейне вогнище. Остання дружина оточила його турботою, любов'ю і душевним теплом.
Валентин Юрійович Нікулін помер на 74-му році життя 6 серпня 2005 після важкої тривалої хвороби. Лікарі поставили йому діагноз остеопороз. Останній рік життя артист провів без руху — у нього віднялися ноги.
Похований 9 серпня на Донському кладовищі Москви.