Escultor, pintor e gravador. Nasceu em 1922 em Salvador, numa família de poucos recursos, e foi o primeiro de 6 filhos. Cresceu tendo contato íntimo com a religiosidade sincrética afro-brasileira: sua família era católica, e Rubem Valentim fez primeira comunhão, e também frequentava terreiros de candomblé. Com o pai, participava de cerimônias em diversos terreiros de candomblé, tanto da tradição nagô-jeje quanto candomblés de caboclo: o de Tia Maci, no Engenho Velho, o de Mãe Menininha, no Gantois, o de Júlio Branco, no Bate-Folha, e o da Sabina. O artista relatou seu duplo deslumbramento e seu envolvimento estético tanto com o rito afro-brasileiro quanto com a imaginária católica das igrejas, das quais ele se lembrava especialmente dos santos barrocos. 

Suas primeira experiências artísticas se deram ainda na infância, quando ele fabricava balões e pipas, algumas das quais vendia para obter dinheiro. Também auxiliava a mãe na preparação de presépios de natal e de altares de Santo Antônio, São Cosme e Damião e do Senhor do Bonfim. Foi nessa época que começou a praticar a pintura, compondo os fundos dos presépios. Com um pintor chamado Artur "Come Só", amigo da família que fazia periodicamente a decoração da casa, aprendeu técnicas de pintura e produziu sua primeira têmpera: cola de marceneiro, água de cola e pigmento xadrez. Começou a pintar em papel, de forma mais espontânea, e só tomou contato com uma instrução artística mais formal e acadêmica durante o ginásio, quando começou a frequentar a Escola de Belas Artes. 

Vendeu agulhas e óleo de costura, trabalhou em um cartório e prestou serviço militar durante a II Guerra Mundial, estudando na escola militar. Tomou contato com ideias do marxismo e travou amizade com diversos integrantes do Partido Comunista. Pensando em conciliar a produção artística, à qual começou a se dedicar ainda de forma amadora, com outra profissão, Estudou Odontologia entre 1940 e 1944 (período em que trabalhou na Ordem dos Advogados organizando a biblioteca) e exerceu a profissão por dois anos, com o intuito de subvencionar sua pintura. Chegou a participar de um consultório odontológico, mas optou por abandonar a profissão para se dedicar à arte, mesmo com o desapontamento da família. 

Em 1948, aproximou-se de um grupo de artistas agrupados em torno da revista Caderno da Bahia, incluindo Mário Cravo Jr., Carlos Bastos, Raymundo de Oliveira, Jenner Augusto e Lygia Sampaio, além dos escritores Wilson Rocha, Cláudio Tavares e Vasconcelos Maia. Juntos, deram início a um movimento de renovação modernista nas artes plásticas na Bahia. Foi também nesse ano que teve seu primeiro contato importante com a arte moderna, por ocasião de uma exposição na Biblioteca Pública de Salvador. Passou a praticar a pintura, elaborando composições próprias e realizando cópias de obras europeias - o artista ressaltou como as cópias de Cézanne o ajudaram a compor. 

Matriculou-se em 1949 um curso de Jornalismo na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade Federal da Bahia. Não visava a seguir carreira jornalística, mas procurava uma formação humanista mais abrangente. Formou-se em 1953. Começou a realizar experimentações com o abstracionismo, no que foi criticado por alguns amigos ligados ao Partido Comunista na Bahia, que afirmavam que o abstracionismo seria um estilo "burguês" e "decadente". O artista contou ter passado ao abstracionismo a partir de exercícios de desenho sobre veios da madeira. Em 1949, participou de sua primeira exposição no I Salão Baiano de Belas Artes, inclusive com uma tela abstracionista que foi selecionada por um membro do júri. Chegou a destruir completamente o ateliê em 1951, mas logo voltou a pintar. 

Juntamente com os demais artistas do grupo em torno do Caderno da Bahia, começou a questionar a tradição brasileira de copiar os modelos e estilos europeus, e então passou a extrair da cultura popular e do candomblé um fundamento para uma linguagem artística nacional. Começou a incorporar os signos do candomblé em sua pintura por volta de 1953/1954. Seu primeiro prêmio foi obtido no VII Salão Baiano de Belas Artes. A transferência para o Rio de Janeiro, em 1957, consolidou o amadurecimento de sua obra. Sua obra abstrata e geométrica e seus escritos sobre arte no jornal não tinham muita aceitação na Bahia, sendo condenados pelos marxistas baianos. Porém, foi bem recebida no Rio de Janeiro, pelo crítico marxista Mário Pedrosa e por outros. 

Casou-se em 1961 com Lúcia Alencastro, artista plástica pioneira em arte-ecudação e fundadora da Escolinha de Arte do Brasil. Em 1962, recebeu dois importantes prêmios: o prêmio de Melhor Exposição do Ano da Associação Brasileira de Críticos de Arte, e o prêmio de Viagem ao Exterior do XI Salão de Arte Moderna do Rio de Janeiro. Viajou à Europa no ano seguinte e, antes de se fixar em Roma, viveu em Bristol (Inglaterra) acompanhando a mulher, bolsista da Bath Academy of Art de Londres. Viajou ainda pela França, Holanda, Bélgica, Alemanha, Áustria, Espanha e Portugal antes de se fixar em Roma, onde participou das bienais de Veneza entre 1964 e 1966. Em visitas aos museus europeus, interessou-se especialmente pela arte africana, e participou em 1966 do I Festival Mundial de Arte Negra de Dacar (Senegal). 

Retornou ao Brasil em 1966 e fixou-se em 1967 Brasília, aceitando o convite do Instituto Central de Artes da Universidade de Brasília para lecionar pintura. Não se adaptando à burocracia da função docente, desligou-se da Universidade mas permaneceu na cidade, onde sua arte sofreu um grande desenvolvimento que levou à elaboração de suas esculturas. Sua carreira ganhou grande projeção nacional e internacional. Em 1972, realizou sua primeira obra pública, um mural de mármore no edifício-sede da Novacap, em Brasília. 

Em 1977, criou o Centro Cultural Rubem Valentim em Brasília. O objetivo da instituição era constituir um espaço para a produção, a divulgação, a exposição e a discussão de uma visualidade brasileira nas artes plásticas. O própri artista afirmou: "o Centro Cultural dará enfase às manifestações artísticas e culturais ligadas às nossas tradições, encaradas dinamicamente. Será um centro de cultura resistente, aglutinador dos fluxos e influxos vindos de todo o Brasil. Debateremos a arte brasileira sem dogmatismos ou sectarismos, mas vamos ver se é viável uma teoria da arte brasileira." Contudo, problemas burocráticos dificultaram a realização desse projeto. Em 1982, sentindo-se distante dos grandes centros culturais do Brasil e desiludido com as dificuldades relativas ao seu centro cultural, passou a dividir residência entre a capital federal e São Paulo. Continuou produzindo até sua morte, ocorrida em São Paulo em 1991.