Валерий Карпин родился 2 февраля 1969 года в Эстонии. Футболом начал заниматься в родном городе Нарва. В 17 лет перешел в таллинский клуб «Спорт». В 18 лет проходил службу в армии в составе дубля «ЦСКА», после чего перешел в воронежский «Факел». В 1990 году получил предложение от «Спартака», в составе которого стал трехкратным чемпионом России. 

В 1994-м году уехал в Испанию, подписав контракт с клубом «Реал Сосьедад». Сезон 1996/97 провел в «Валенсии». С 1997 по 2002 год — игрок «Сельты». За годы выступлений за команду из города Виго стал настоящей легендой клуба и одним из самых ярких полузащитников испанского первенства. Выиграл Кубок Интертото и вышел в финал Кубка Испании.

В 2002-м году вернулся в «Реал Сосьедад», с которым выиграл серебряные медали чемпионата Испании.

За сборную России выступал с 1992-го по 2003-й год. Участвовал в чемпионатах мира 1994 и 2002 гг., а также в первенстве Европы 1996 года. Всего провел 72 матча за сборную и забил 17 голов, в том числе и знаменитый победный мяч в ворота сборной Франции на стадионе «Стад де Франс» в 1999 году.

Является членом клубов: «100 российских бомбардиров», «Григория Федотова», а также клуба «Игоря Нетто».

Тренерскую карьеру начал в 2009-м году в московском «Спартаке». В том же сезоне привел красно-белых к серебряным медалям РФПЛ. В первенстве 2011/12 повторил это достижение. В московском клубе работал в качестве тренера 5 лет с полугодичным перерывом в 2012 году. В 2014 возглавил испанскую «Мальорку», с 2015 по 2016 год - тренер ФК «Армавир».

С декабря 2017 года по февраль 2025 года работал главным тренером футбольного клуба «Ростов».

В июне 2025 года возглавил московское «Динамо». 

26 июля 2021 года назначен главным тренером сборной России.