Після закінчення гімназії та Київського художнього училища навчався живопису в Мюнхені у приватній школі професора Книрра. Деякий час захоплювався толстовством.
Працював хірургом в місті Ардатов Симбірської губернії, в селі Верхній Любаж Фатежском повіту Курської області, в містечку Фатеж, в Інституті топографічної анатомії міста Москви.
У 1915 році видав в Санкт-Петербурзі книгу «Регіонарна анестезія» з власними ілюстраціями. У 1916 році захистив її як дисертацію і отримав ступінь доктора медицини.
Продовжив практичну хірургію в селі Романівка Саратовської області, а потім в Переславль-Заліському. У Феодоровському жіночому монастирі, де Валентин Феліксович був лікарем, до цього дня шанується пам'ять його. Монастирська ділове листування несподівано відкриває ще одну сторону діяльності лікаря-безсрібників, яку Валентин Феліксович Войно-Ясенецький не вважав за потрібне згадати в своїх записах.
Ухвалення рішення про безоплатну лікарської допомоги не могло бути випадковим кроком з боку молодого земського лікаря. Матушка ігуменя не знайшла б можливим прийняти подібну допомогу від молодої людини, не переконавшись перш, що це бажання виходить з глибоких духовних мотивів. Особистість поважної стариці могла справити сильне враження на майбутнього сповідника віри. Його міг залучати монастир і неповторний дух стародавньої обителі.
«Несподівано для всіх, перш ніж почати операцію, Войно-Ясенецький перехрестився, перехрестив асистента, операційну сестру і хворого. Останнім часом він це робив завжди, незалежно від національності і віросповідання пацієнта. Одного разу після хреста хворий - за національністю татарин - сказав хірургу: "Я ж мусульманин. Навіщо ж Ви мене хрестіть? "Була відповідь:" Хоч релігії різні, а Бог один. Під Богом всі єдині "» (Дві грані однієї долі)
Навесні 1923 року в Туркестанської єпархії велика частина духовенства і храмів визнали владу обновленського Синоду (єпархія перейшла під управління обновленческого єпископа Миколая (Коблова)); архієпископ Інокентій після арешту ряду «староцерковної» священнослужителів самовільно покинув єпархію. У травні 1923 року протоієрея Валентин Войно-Ясенецький був таємно в своїй спальні пострижений в чернецтво засланим єпископом Андрієм (Ухтомским), які мали благословення від Патріарха Тихона самому обирати кандидатів для єпископської хіротонії, з ім'ям святого апостола Луки.
За книги «Нариси гнійної хірургії» (1943) і «Пізні резекції при інфікованих вогнепальних поранень суглобів» (1944) в 1946 році удостоєний Сталінської премії першого ступеня (200 000 рублів), 130 000 рублей з якої пожертвував дитячим будинкам.
У 1955 році осліп повністю. У 1957 році диктує мемуари. У пострадянський час вийшла автобіографічна книга «Я полюбив страждання ...».
діти:
Цікаво, що всі діти пішли по його стопах і стали медиками: Михайло і Валентин стали докторами медичних наук; Олексій - доктор біологічних наук; Олена - лікарем-епідеміологом. Онуки і правнуки знаменитого хірурга пішли тим самим шляхом.