В 1930 г. окончил этнографическое отделение географического факультета Ленинградского государственного университета, в 1937-м — аспирантуру при Институте народов Севера АН СССР. В 1945 г. защитил кандидатскую диссертацию «Синтаксис нанайского языка», в 1956-м — докторскую диссертацию «Грамматика нанайского языка». В 1964-м В. А. Аврорину присвоено звание члена-корреспондента АН СССР.

В. А. Аврорин в 1937–1941 работал в Институте языка и мышления АН СССР; в том числе заведующим сектором языков народов Севера. В 1941–1945 гг. был на Дальнем Востоке (инспектор отдела народного образования Хабаровского края, преподаватель педагогического училища Николаевска-на-Амуре). Вернувшись в Ленинград в 1945-м году, возобновил работу в Институте языка и мышления (заведующий сектором, с 1947 г. — заместитель директора). В 1950-м Институт языка и мышления реорганизован в Ленинградское отделение Института языкознания АН СССР, Валентин Александрович продолжил работу в ЛОИЯ. В 1955–1961 гг. он был директором ЛОИЯ. Параллельно в 1945–1961 гг. В. А. Аврорин работал в Ленинградском государственном педагогическом институте имени А. И. Герцена (в том числе заведовал кафедрой языков народов Севера). В 1961–1968 Валентин Александрович работал в Новосибирске (в НГУ и в институтах СО АН СССР). В 1968 г. вернулся в Ленинград и работал старшим научным сотрудником отдела алтайских языков Ленинградского отделения Института языкознания АН СССР.