Валерий Павлович закончил в 1971 году лечебный факультет Новосибирского государственного медицинского института. Учился в аспирантуре по специальности «Медицинская генетика» в том же институте. С 1974 по 1981 год работал на кафедре факультетской терапии Новосибирского государственного института в должности ассистента, а затем доцента. Параллельно с 1979 года руководил лабораторией медицинской генетики Института клинической и экспериментальной медицины СО АМН СССР. С 1981 года руководил профильным Отделом в Томске Института медицинской генетики АМН СССР, а с 1986 по 2015 год был директором НИИ медицинской генетики (г. Томск). В 1994 году под его руководством в Томске была открыта единственная в России Генетическая клиника, ставшая базой для оказания специализированной высокотехнологичной медико-генетической помощи населению Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время В.П. Пузырёв является научным руководителем НИИ медицинской генетики и научным руководителем Томского НИМЦ. Он член Президиума СО РАН, заместитель председателя Объединенного ученого совета по медицинским наукам СО РАН, заместитель председателя Президиума правления Российского общества медицинских генетиков, член Вавиловского общества генетиков и селекционеров, Американского и Европейского обществ генетики человека, советник ректора СПб государственного университета по координации проекта «Российские геномы».

Валерий Павлович Пузырёв подготовил 12 докторов и 42 кандидата наук. Он автор и соавтор более 650 научных работ, в том числе 18 монографий. Он является редактором периодического издания «Наследственность и здоровье», а также Национального руководства по наследственным болезням, членом редсоветов журналов: «Генетика», «Медицинская генетика», «Сибирский медицинский журнал», «Бюллетень сибирской медицины», «Бюллетень СО РАМН», «Вестник Якутского научного центра».