Родился 12 ноября 1960 года в городе Копейске (Челябинская область).
В 1983 году окончил автотракторный факультет Челябинского политехнического института им. Ленинского комсомола.
С 1983 по 1988 годы работал на Челябинском кузнечно-прессовом заводе, занимал должности слесаря, мастера, старшего мастера, начальника участка.
С 1988 по 1992 годы — председатель кооператива «Лидер», размещавшегося на ЧКПЗ. С 1992 по 1996 годы — генеральный директор страховой компании «Амеск».
С 1996 по 1997 годы занимал должность генерального директора открытого акционерного общества (ОАО) «Челябинский кузнечно-прессовый завод».
Избирался депутатом Госдумы II-VIII созывов.
В 1999 году был избран членом исполкома политсовета движения «Вся Россия». Позднее движение вместе с объединением «Отечество», которое возглавлял мэр Москвы Юрий Лужков, вошло в избирательный блок «Отечество-Вся Россия».
В 2000 году баллотировался на пост губернатора Челябинской области, занял третье место, набрав 14,26% голосов избирателей.
В 2001 году был избран членом политсовета Российской партии пенсионеров (РПП). В 2002-2004 годах — председатель Челябинского регионального отделения РПП. В 2004 году был избрал председателем партии, этому предшествовал конфликт с лидером РПП Сергеем Атрошенко.
Под его руководством РПП провела ряд успешных кампаний. В 2005 году партия заняла второе место на выборах в Магаданскую облдуму, а также победила на выборах в гордуму Томска.
В 2005 году Атрошенко обратился в Таганский районный суд Москвы, который признал незаконность избрания Валерия Гартунга председателем партии и отстранил его от должности.
С 2003 года — учредитель и владелец «Детского благотворительного фонда Валерия Гартунга». В том же году стал соучредителем челябинской региональной общественной организации «Союз промышленников и предпринимателей».
В Госдуме IV созыва входил в состав фракции «Единая Россия». В 2005 году подписался под обращением с предложением внести на рассмотрение нижней палаты парламента вопрос об отставке правительства, которое было инициировано КПРФ и «Родиной». 11 февраля 2005 года был исключен из состава фракции, стал независимым депутатом.
В 2008 году вступил в партию «Справедливая Россия». С 2009 года по настоящее время — председатель совета ее Челябинского регионального отделения.
В 2010 и 2015 годах избирался депутатом Законодательного собрания Челябинской области V и VI созывов по списку «Справедливой России», оба раза от мандата отказался.
В Госдуме VIII созыва занимает должность заместителя руководителя фракции «Справедливая Россия — За правду».
С 2021 года — секретарь президиума центрального совета партии «Справедливая Россия».
Имеет благодарность президента РФ и правительства РФ.
Женат, имеет двух сыновей.