Er war der Bruder von Valentinian I, dem (364–378) die Herrschaft über das Ostreich übertragen wurde.

Während seiner Regierungszeit musste er die theologischen Probleme lösen, die mit der Herrschaft des Julian aufgekommen waren. Er setzte die arianischen Bischöfe ab und erneuerte die Verbindlichkeit des Nicänumss. Er schlug einen Aufstand des Procopius nieder, einem Verwandten mütterlicherseits, der die Thronfolge beanspruchte. In den folgenden Monaten liefen Heereseinheiten und Städte in Thrakien und Kleinasien über, und Valens besiegte 366 dessen Armee bei Thyatira in Lydien; Procopius wurde am 27. Mai des selben Jahres hingerichtet.

Die durch die Hunnennvasionen um 376 bedrängten Goten suchten innerhalb der Reichsgrenzen Rückzugsmöglichkeiten; nachdem Valens sie zunächst zurückgeschlagen hatte, überquerten sie die Donau zur römischen Seite. Valens führte 378 sein Heer gegen die Goten zur Schlacht von Adrianopel (378), wurde aber vollstänig besiegt; Valens selbst wurde dabei getötet.