Мухина-Петринская родилась 7 февраля 1909 года в городе Камышин Саратовской губернии, в семье рабочего сталелитейного завода. Ее отец с двенадцати лет начал трудовую деятельность, в 1918 году он вступил в партию большевиков, затем ушел на гражданскую войну добровольцем. Печатное слово высоко ценилось в семье. Дети рано приобщались к чтению. Это помогло Валентине Михайловне с выбором призвания, проявило интерес к литературному творчеству. В семейных архивах сохранился первый рассказ будущей писательницы о беспризорном мальчике, написанный в подражание Чарльзу Диккенсу. Позже Валентина Михайловна сочиняет пьесы для школьного театра.
После окончания школы Валентина Михайловна поступила на исторический факультет, но ВУЗ окончен не был: в связи с болезнью отца, семья испытывала финансовые трудности.
Будущая профессиональная писательница, в начале трудовой деятельности Мухина-Петринская сменила множество профессий: маляр, грузчик, метеоролог, прессовщица и даже препаратор в Институте гигиены и профпатологии. Трудовая география обширна — от Крыма до казахских степей. Работала преподавателем математики, физики, русского языка. Четвёртого октября 1937 года по злому и необоснованному навету, лишённому всяких доказательств пустому обвинению, она вместе с группой саратовских писателей была вдруг арестована и осуждена на 10 лет тюремного заключения. Далее последовало отбывание наказания в лагерях ГУЛАГа и последующий запрет на проживание в крупных городах. Освободили Мухину-Петринскую только лишь 1 июня 1946 года. А полной реабилитации пришлось ждать до 1954 года. В 1957 или 1958 году тогдашний редактор журнала «Новый мир», Александр Твардовский, просил В. М. Мухину-Петринскую написать рассказы о лагере, на что она ответила категорическим отказом: «...а писать на эту тему меня не манит. Может быть, когда-нибудь на старости лет я и напишу, если доживу. А сейчас я хочу писать то, что пишу». Указанные воспоминания о лагерях являются частью книги «На ладони судьбы», которая (книга) издана в 1990 году.
Дальнейшая (с 1958 года) творческая деятельность неразрывно связана с Саратовом. Валентина Михайловна стала внештатным корреспондентом «Литературной газеты», заключила договор с издательством «Советская Россия» Осенью 1958 года на отдыхе в Ялте Валентина Михайловна встречает Константина Паустовского, который говорит писательнице: «Со времен Александра Грина вы первый настоящий романтик… Вы детский писатель милостью божьей». Константин Георгиевич Паустовский составил ей протекцию в издательстве «Детгиз».
Мухина-Петринская - член Союза писателей с 1959 г., лауреат Всероссийских литературных конкурсов на лучшую книгу для детей и юношества в 1967 и 1975 годах.
Однако в начале 60-х годов ХХ столетия на Валентину Михайловну неоднократно обрушивалась волна критики, книги высмеивались.
Валентина Михайловна работала исключительно много и плодотворно вплоть до своей смерти в 1993 году.
6 июня 1993 года областная газета «Саратовские вести» опубликовала некролог и статью о творчестве писательницы. Валентину Михайловну Мухину-Петринскую похоронили у центрального входа на городском кладбище, близ посёлка Елшанка.
