В 1965 году окончил Театральное училище им. Б. Щукина (курс В. К. Львовой).
Одновременно с Смирнитским в «Щуке» учились Андрей Миронов, Анастасия и Марианна Вертинские, Валентина Малявина, Инна Гулая, Никита Михалков (его, правда, позже отчислили за плохое поведение, и он поступил во ВГИК).
После окончания училища молодого актёра пригласили три московских театра и один ленинградский — Театр имени Ленсовета. Смирнитский выбрал Московский театр имени Ленинского комсомола (с 1991 года — «Ленком»), которым в то время руководил Анатолий Эфрос. На сцене этого театра Валентин Георгиевич дебютировал в роли Треплёва в спектакле «Чайка» по одноимённой пьесе А. Чехова. Затем последовали роли и в других спектаклях — Андрей Прозоров в «Трёх сестрах», мольеровский Дон-Жуан, Кассио в «Отелло», Меркуцио в «Ромео и Джульетте», Кочкарёв в «Женитьбе».
В начале 1967 года Эфрос был отстранён от руководства театром и переведён в Театр на Малой Бронной, но уже не главным, а штатным режиссёром. Вместе с Эфросом в этот театр перешли ещё двенадцать актёров из «Ленкома», в числе которых был и Смирнитский. Он работал в этом театре до 1999 года, затем перешёл в Театр Луны под управлением Сергея Проханова, где сыграл в спектаклях «Путешествие дилетантов» (роль российского императора Николая I) и «Ночь нежна» Поскольку Смирнитский всю жизнь хотел быть независимым, а, кроме того, сказались личные разногласия с главным режиссёром Сергеем Прохановым, то в 2004 году он оставил Театр Луны и с тех пор играет только лишь в антрепризах — «LA’Театре», в независимой антрепризе Юрия Малакянца и других.
В кино Валентин Смирнитский дебютировал, будучи студентом театрального училища: сначала в 1963 году был эпизод в картине «Я шагаю по Москве», а затем 1965 году были уже более заметные работы в фильмах «Последний месяц осени» и «Двое». Известность пришла к актёру, когда он сыграл в нескольких популярных картинах — «Королевская регата», в комедии Евгения Карелова «Семь стариков и одна девушка», в спортивной ленте Виктора Садовского «Удар! Ещё удар!», в военно-приключенческих фильмах «Щит и меч» и «Адъютант его превосходительства».
В то время Смирнитский был чрезвычайно востребован в кино, он был уже кумиром многомиллионных зрителей Советского Союза (в конце 1960-х — начале 1970-х годов многие даже об Андрее Миронове говорили, что этот молодой актёр похож на Валентина Смирнитского), когда в 1978 году режиссёр Георгий Юнгвальд-Хилькевич пригласил его на роль Портоса в свой музыкальный телефильм «Д’Артаньян и три мушкетёра». Фильм оказался для актёра самым звёздным, он популярен, как это ни парадоксально, до сих пор — для многих телезрителей Валентин Смирнитский навсегда остался бравым Портосом. За период тех съёмок актёры, исполнявшие роли мушкетёров, очень сдружились на долгие годы.
В 1980-е годы продолжал активно сниматься, однако, главных ролей на его счету не много. Как в одном из интервью сказал сам Смирнитский, было мало интересных работ. Одной из удач для него стал фильм Ю. П. Егорова «Отцы и деды» (1982). В числе других заметных картин можно назвать «Прохиндиада, или Бег на месте» (1984), «Артистка из Грибова» (1988) и «Визит дамы» (1989).
Смирнитский вернулся к образу Портоса в телефильмах «Мушкетёры двадцать лет спустя» (1992) и «Тайна королевы Анны, или Мушкетёры тридцать лет спустя» (1993), а в 2007 году сыграл полюбившегося зрителям мушкетёра в завершающей киноэпопею картине — «Возвращение мушкетёров, или Сокровища кардинала Мазарини».
Тем не менее, на протяжении 1990-х годов актёр практически не снимался вследствие сложной ситуации с отечественным кинематографом в то время, и основным делом для него стал дубляж иностранных фильмов, мультфильмов и телесериалов, чем Смирнитский раньше занимался только периодически. Несколько раз он озвучивал Портоса в различных зарубежных экранизациях «Трёх мушкетёров», наиболее известная — фильм 1998 года «Человек в железной маске» (роль Жерара Депардьё). После 2004 года актёр прекратил работу в дубляже из-за возникших проблем со зрением.
Позже стал сниматься в основном в телесериалах.