Jugó como delantero, principalmente para el CSKA Moscú e internacional por la Unión Soviética, equipos a los que también dirigió como entrenador.

Valentín Nikoláyev desarrolló prácticamente toda su carrera en el CSKA Moscú, equipo en el que se convirtió en uno de los máximos goleadores históricos y miembro del histórico equipo de los tenientes del club moscovita.

[1]​ Tras la polémica disolución del CSKA por el gobierno estalinista en 1952, Nikolayev tuvo que cambiar de club.

Sus últimos años los pasó en un equipo de Kalinin y en el MVO Moscú.

Desde 1974 hasta 1985 dirigió a la selección soviética sub-21, con la que logró dos campeonatos de Europa.