Валерий Карпин родился 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 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 выступления 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 году вернулся в «Реал Сосьедад», с которым выиграл серебряные медали чемпионата Испании.

За сборную России выступал с 1992 по 2003 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 году после увольнения из «Спартака» Микаэля Лаудрупа. 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».

В 2017 году впервые возглавил «Ростов».

В 2022 году вернулся в «Ростов».

Валерий Карпин является главным тренером «Ростова» и сборной России.