Валентина Феденёва родилась в Краматорске. В 2007 году окончила Донецкую музыкальную академию имени С. С. Прокофьева. В 2006 году была приглашена в Донецкий театр оперы и балета имени А. Б. Соловьяненко, где дебютировала в партии Леоноры («Трубадур» Верди). В дальнейшем исполняла на этой сцене партии Дездемоны («Отелло» Верди), Мими («Богема» Пуччини), Микаэлы («Кармен» Бизе), Иоланты и Татьяны («Иоланта» и «Евгений Онегин» Чайковского) и другие.
Лауреат Международного конкурса вокалистов 21st Century Art в Киеве (I премия, 2010), I Минского международного Рождественского конкурса вокалистов (II премия, 2014), дипломант и обладатель специального приза XXIV Конкурса конкурсов вокалистов Собиновского фестиваля в Саратове (2011).
С 2010–2011 гг. – участница Молодежной оперной программы Большого театра России, где исполняла партии Первой дамы («Волшебная флейта» Моцарта) и Фраскиты («Кармен» Бизе). Участвовала в ряде концертов «Молодые голоса Большого театра» под управлением Тугана Сохиева.
В 2014–2020 гг. — солистка театра «Санктъ-Петербургъ Опера», где выступала в партиях Татьяны, Мими, Недды («Паяцы» Леонкавалло), Виолетты («Травиата» Верди), Хризотемиды («Электра» Р. Штрауса) и других.
С 2015 года – приглашенная солистка Михайловского театра, в 2020 году вошла в состав труппы. Дебютировала в партии Недды, в текущем репертуаре исполняет также партии Памины, Графини Альмавива («Волшебная флейта», «Свадьба Фигаро» Моцарта), Иоланты, Натальи («Иоланта», «Опричник» Чайковского), Виолетты, Микаэлы.
В 2016 году дебютировала на сцене Большого театра Беларуси («Иоланта») и Брукнерхаусе в Линце (сопрано в Девятой симфонии Бетховена), в 2018 году – в Опере Ниццы («Паяцы»), в 2019 году – в Азербайджанском театре оперы и балета («Фауст» Гуно – Маргарита), в 2022 году – в Театре Капитолия Тулузы («Русалка» Дворжака – Первая нимфа), где в 2024 году выступила в премьерных спектаклях «Евгений Онегин» в роли Татьяны.
С 2021 года – приглашенная солистка Татарского театра оперы и балета имени Мусы Джалиля («Паяцы», «Евгений Онегин»).
Принимала участие в международных Рождественских оперных фестивалях в Большом театре Беларуси в Минске, фестивалях «Золотая корона» в Донецке («Отелло» Верди), «Волжские театральные сезоны» в Самаре, имени Ф. И. Шаляпина в Казани, на о. Сааремаа в Эстонии («Фауст»), «Звезды на Байкале» в Иркутске и других фестивалях Дениса Мацуева, имени А. Я. Эшпая в Йошкар-Оле («Евгений Онегин»), Транссибирском Арт-Фестивале Вадима Репина, Арт-фестивале «Таврида» (партия сопрано в Реквиеме Верди), в Сенеже.
Сотрудничала с дирижерами Робертом Лютером, Лораном Кампеллоне, Дмитрием Юровским, Василием Синайским, Марко Боэми, Михаилом Татарниковым, Тимуром Зангиевым, Туганом Сохиевым, Александром Соловьёвым, Станиславом Кончаловским и другими.
Гастролировала по России, в Австрии, Испании, Эстонии, Франции, Польше, Дании, странах СНГ.
Лауреат национальной оперной премии «Онегин» в номинации «дебют» (за партию Натальи в опере «Опричник» Чайковского, Михайловский театр, 2021).