Валерий Вениаминович Марченко родился в 1947 году в Киеве в семье интеллигентов. Первая фамилия по отцу – Умрилов. С отцом Валерия его мать развелась вскоре после рождения сына. Однако в 25 лет Валерий взял фамилию деда по матери профессора–историка, первого советского ректора Львовского университета М.И. Марченко (1902–1983). Дед Валерия так же подвергался аресту: в первый день после нападения Германии на СССР его арестовали как «украинского националиста» на прифронтовой территории.
После окончания школы Валерий поступил на филологический факультет Киевского университета, параллельно он заочно изучал тюркские языки в Бакинском университете. После университета устроился работать в редакцию газеты «Литературная Украина», в то же время преподавал украинский язык и литературу в одной из киевских средних школ, занимался переводами азербайджанских прозаиков. За три года работы в газете написал около 100 статей, печатался в периодике Азербайджана и Туркмении, опубликовал три книги переводов: «Песни Азербайджана», «Страшные рассказы» (народные сказки) и комедию «Мертвецы».
Летом 1973 года, в неполных 26 лет, Марченко был арестован КГБ исключительно за публицистическую деятельность, в которой остро ставил вопрос упадка украинской культуры. В частности, в неопубликованном очерке «Киевский диалог» есть такие строки: «...Отсутствие элементарной законности, истязания, насилия, убийства без суда и следствия, <…> террор, геноцид - все это из арсенала борьбы русских "братьев" против народа Украины. <…> Хищная и по-варварски дикая, безудержная теория поглощения одной нацией других будет наталкиваться на все возрастающее сопротивление украинцев, всех народов неоимперии...».
Виновным себя Марченко не признал. Зимой того же года Киевский областной суд приговорил его к шести годам строгого режима и двум годам ссылки в Казахстан за «антисоветскую пропаганду» и как «украинского буржуазного националиста».
Срок Марченко отбывал в пермском лагере для политзаключенных № 35. Там он продолжал писать публицистические статьи. В лагере обострилась хроническая болезнь почек, которой Валерий страдал с 16 лет. Это привело его к инвалидности III группы, но Марченко отказался писать прошение о помиловании.
Полностью отбыв срок, он вернулся в Киев в 1981 году и был помещен под административный надзор. Имея «волчий билет», Марченко устроился на работу сторожем и начал активную правозащитную деятельность. Он пишет открытые письма-протесты, статьи, которые переправляет за границу, печатается в «самиздате». Его материалы печатают иностранные газеты, транслируют в эфире «Би-би-си», «Голос Америки», «Свобода».
Осенью 1983 года Валерия Вениаминовича арестовали во второй раз. Марченко инкриминировалось «изготовление и распространение среди советских граждан документов, клевещущих на советский общественный и государственный строй», а также «передачу этих документов за границу, где они активно использовались идеологическими врагами СССР». С момента ареста стал членом Украинской Хельсинской группы.
Несмотря на сильное давление международного сообщества, тяжело больного Марченко признали особо опасным рецидивистом и в марте 1984 года приговорили к 10 годам лагерей особого режима и пяти годам ссылки.
Летом 1984 года Марченко этапировали в лагерь Пермь–36, но после требования международной общественности и хлопот матери его перевели в тюремную больницу: сначала в Пермь, затем в Ленинград.
Валерий Марченко умер в возрасте 37 лет от отказа почек 7 октября 1984 года в ленинградской тюремной больнице им. Гааза. Его смерть спровоцировала широкий резонанс, с заявлениями выступили Президент США Рональд Рейган и Конгресс США.
Валерий Вениаминович Марченко был похоронен на родине матери, в селе Гатно под Киевом, где похоронен его дед. Семьи и детей у Марченко не было.
Валерий Марченко был реабилитирован в 1990 году.
Церемония установки таблички "Последнего адреса"