Валентина Ксенофонтовна родилась 17 июня 1933 года в Одессе. Фехтованием начала заниматься в 16 лет. Придя в фехтовальную секцию на стадионе «Динамо», попала к тренеру Ивану Ильичу Манаенко, который тогда набирал группу. После окончания школы поступила в Государственный центральный ордена Ленина институт физической культуры в Москве. 

В 1953 году состоялся ее дебют на чемпионате СССР, который оказался весьма успешным: Растворова стала бронзовым призером личных соревнований. На протяжении всей карьеры она выступала за общество «Динамо» (Москва). В состав сборной команды СССР впервые вошла в 1955 году. После победы команды советских рапиристок в 1956 году в Лондоне Валентине Ксенофонтовне было присвоено звание заслуженного мастера спорта СССР.

На чемпионате мира 1958 года в Филадельфии Валентина Растворова стала двукратной чемпионкой – в личном и командном первенстве, вернувшись домой с двумя золотыми наградами.

В 1959 году Валентина Ксенофонтовна родила сына Евгения, но это обстоятельство не помешало ей успешно пройти отбор и попасть в олимпийскую сборную, которая отправилась в августе 1960 года в Рим.

В Риме, кроме командного «золота», Растворова завоевала серебряную медаль в личном турнире. Четыре года спустя в Токио советская сборная по женской рапире, за которую фехтовала Валентина Растворова, стала второй, проиграв в финале венгеркам.

Валентина Растворова – обладательница многочисленных титулов: шестикратная чемпионка мира (1958 года в личном первенстве, 1956, 1958, 1961, 1965, 1966 годов − в командном), двукратный серебряный призер чемпионатов мира в командном первенстве (1962, 1967) и бронзовый – в личном (1961). Обладательница Кубка Европы 1966 и 1967 годов в составе команды. Трехкратная чемпионка СССР в личном первенстве (1956, 1964, 1967), двукратная обладательница Кубка СССР (1958, 1965). Ее спортивные заслуги были отмечены орденом «Знак Почета» и другими наградами.

После рождения в 1968 году дочери Елены Валентина Ксенофонтовна завершила спортивную карьеру и работала тренером в родном «Динамо».

Вся семья Валентины Растворовой связана со спортом.
Муж – Борис Дмитриевич Гришин, советский ватерполист, серебряный и бронзовый призер Олимпийских игр.
Сын – Евгений Гришин, советский ватерполист, олимпийский чемпион 1980 года.
Дочь – Елена Гришина, советская и российская рапиристка, двукратный серебряный призер чемпионатов мира в командном первенстве, участница двух Олимпиад, пресс-атташе Федерации фехтования России.
Внук – Сергей Бида, российский шпажист, двукратный чемпион Европы в командном первенстве.

Валентина Ксенофонтовна ушла из жизни 24 августа 2018 года.