Dzimis fizkultūras skolotāja Līgoņa Zatlera un fizikas skolotājas Ievas Zatleres (dzimusi Skaldere) ģimenē. Vecāki izšķīrās, kad Valdim Zatleram bija seši gadi. 1962.–1973. gadā mācījās Rīgas 50. vidusskolā, 1973.–1979. gadā studēja Rīgas Medicīnas institūtā, ieguva ārsta specialitāti. 1990.–1991. gadā sešus mēnešus specializējās ortopēdijā Jēla Universitātē (Yale University) un Sirakjūsas Universitātē (Syracuse University) Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV).

1975. gadā apprecējās ar Elitu Zeltiņu, ģimenē piedzima divi bērni – Gustavs (dzimis 1978. gadā) un Felicita (dzimusi 1980​. gadā). Laulība šķirta 1991. gadā.

1992. gadā salaulājās ar Lilitu (dzimusi Bērziņa), ir dēls Kārlis (dzimis 1992. gadā).

1979.–1985. gadā strādāja Rīgas 2. slimnīcā par ārstu traumatologu-ortopēdu. 1985.–1994. gadā bija Rīgas 2. slimnīcas Traumatoloģijas nodaļas vadītājs. 1994.–1998. gadā bija Valsts traumatoloģijas un ortopēdijas slimnīcas direktors. 1998.–2004. gadā strādāja par bezpeļņas organizācijas valsts sabiedrības ar ierobežotu atbildību (BO VSIA) “Traumatoloģijas un ortopēdijas slimnīca” direktoru un bija valdes priekšsēdētājs. No 2004. gada līdz 08.07.2007. – VSIA “Traumatoloģijas un ortopēdijas slimnīca” vadītājs.

Pēc tam, kad Korupcijas novēršanas un apkarošanas birojs (KNAB) ierosināja krimināllietu par iespējamām nelikumībām iepirkumos Traumatoloģijas un ortopēdijas slimnīcā, veselības ministrs Āris Auders (partija “Jaunais laiks”) 26.02.2003. uz izmeklēšanas laiku atstādināja V. Zatleru no amata. 07.03.2003. pēc ministru prezidenta Einara Repšes (partija “Jaunais laiks”) iesaistīšanās V. Zatlers tika atjaunots amatā; 2006. gada maijā KNAB lietu izbeidza.

1986. gada maijā un jūnijā bija nosūtīts uz Ukrainu, uz Černobiļas atomelektrostacijas katastrofas likvidēšanas darbiem.

Neatkarības atjaunošanas laikā no 1988. līdz 1989. gadam bija Latvijas Tautas frontes Domes loceklis. 1988.–1989. gadā darbojās Latvijas Ārstu biedrības atjaunošanas grupā kā aktīvists un domes loceklis. No 1990. līdz 1993. gadam bija Latvijas Artroskopijas asociācijas prezidents. 1995.–1999. gadā – Šveices Konfederācijas palīdzības projekta koordinators Latvijā. No 2003. līdz 2008. gadam Latvijas Traumatologu un ortopēdu asociācijas prezidents.

Lai gan iepriekš katra valdības partija bija izvirzījusi savu kandidātu uz prezidenta amatu, V. Zatleru kā visas Aigara Kalvīša (“Tautas partija”, TP) koalīcijas kandidātu nosauca 22.05.2007. – tikai deviņas dienas pirms balsojuma. Pirms ievēlēšanas V. Zatlers intervijā presei atzina, ka saņēmis “pateicības” no pacientiem; rezultātā KNAB 25.05.2007. ierosināja izmeklēšanu. 21.07.2008. KNAB paziņoja, ka V. Zatlera darbībā nav konstatētas nozieguma pazīmes.

V. Zatleru ievēlēja par prezidentu 31.05.2007. ar 58 Saeimas deputātu balsīm.

Pēc “Lietussargu revolūcijas” – plašajiem protestiem pret valdības centieniem atlaist KNAB direktoru Alekseju Loskutovu – ministru prezidents A. Kalvītis 07.11.2007. paziņoja, ka decembrī atkāpsies no amata. V. Zatlers noraidīja TP iecerēto kandidātu Edgaru Zalānu un ministru prezidenta amatam 14.12.2007. izvirzīja Ivaru Godmani (“Latvijas Pirmā partija/Latvijas ceļš”, LPP/LC), kura vadīto valdību 9. Saeima apstiprināja 20.12.2007.

2008. gada rudenī sākās pasaules finanšu krīze, kura sevišķi smagi skāra Latviju. V. Zatlers vairākkārt kritiskos brīžos iesaistījās politisko un ekonomisko lēmumu pieņemšanā. 09.12.2008. V. Zatlers Briselē tikās ar Eiropas Komisijas ekonomikas un finanšu lietu komisāru Hoakinu Almunju (Joaquín Almunia Amann); nākamajā dienā sešas Saeimas frakcijas (“Zaļo un zemnieku savienība”, ZZS; LPP/LC; “Pilsoniskā savienība”; “Tēvzemei un Brīvibai/LNNK”; TP; “Saskaņas centrs”, SC) parakstīja V. Zatlera izstrādāto “Adventes vienošanos” par atbalstu valdības makroekonomikas stabilizācijas plānam. Pēc atbilstošajiem balsojumiem Saeimā Eiropas Komisija un Starptautiskais Valūtas fonds (International Monetary Fund) 19.12.2008. vienojās par 7,5 miljardu eiro lielu atbalsta programmu Latvijai krīzes pārvarēšanai.

14.01.2009. pēc iepriekšējās dienas nemieriem Vecrīgā un Saeimas ēkas apmētāšanas ar akmeņiem V. Zatlers pieprasīja Saeimai un valdībai ieviest mehānismu Satversmē, kā tauta var rosināt Saeimas atlaišanu, un likvidēt tā saucamo “lokomotīvju principu” jeb iespēju Saeimas vēlēšanās kandidātiem startēt vairākos vēlēšanu apgabalos. Šo un citu prasību nepildīšanas gadījumā V. Zatlers draudēja ierosināt Saeimas atlaišanu. 21.01.2009. V. Zatlers iesniedza Saeimā grozījumus Satversmē, kas dotu vienai desmitajai daļai vēlētāju tiesības ierosināt referendumu par Saeimas atlaišanu un dotu arī prezidentam parlamentāras krīzes apstākļos tiesības atlaist Saeimu. 08.04.2009. Saeima papildināja Satversmes 14. un 49. pantu un deva vēlētājiem iespēju ierosināt referendumu par Saeimas atlaišanu. Ierosinājums – paplašināt prezidenta pilnvaras – neguva Saeimas atbalstu. “Lokomotīvju principu” Saeima atcēla 18.03.2009.

Pēc I. Godmaņa demisijas 20.02.2009. V. Zatlers 26.02.2009. izvirzīja ministru prezidenta amatam tobrīd opozīcijā esošās partijas “Jaunais laiks” kandidātu Valdi Dombrovski, kura valdību Saeima apstiprināja 12.03.2009. Prezidents Ministru kabineta ārkārtas sēdes sasauca 24.04.2009. un 15.09.2009. V. Zatlers 11.06.2009. piedalījās Ministru kabineta sēdē, kurā pieņemtie lēmumi – samazināt pensijas un atalgojumu valsts pārvaldē – nodrošināja starptautiskās palīdzības programmas turpināšanos un novērsa valsts defoltu un lata devalvāciju.

Pēc 10. Saeimas vēlēšanām ministru prezidenta amatam 02.11.2010. V. Zatlers izvirzīja V. Dombrovski (partija “Vienotība”).

Ārpolitikā V. Zatlers turpināja attiecību stiprināšanu ar Eiropas Savienību un Ziemeļatlantijas līguma organizāciju (NATO; North Atlantic Treaty Organisation). Par vienu no mērķiem izvirzīja arī attiecību uzlabošanu ar Krieviju. 09.05.2010. V. Zatlers piedalījās svinībās Maskavā par godu uzvarai Otrajā pasaules karā. Tajā pašā gadā no 19.12. līdz 21.12. devās uz Krieviju oficiālā vizītē, kuras laikā tikās ar Krievijas Federācijas prezidentu Dmitriju Medvedevu (Дмитрий Анатольевич Медведев), premjerministru Vladimiru Putinu (Владимир Владимирович Путин) un citām amatpersonām. Vizītes laikā tika parakstīti septiņi starpvalstu līgumi, t. sk. par sadarbību cīņā pret noziedzību un par izvairīšanos no dubultās nodokļu uzlikšanas, kā arī V. Zatlers un D. Medvedevs panāca vienošanās par kopīgas vēsturnieku komisijas izveidi.

07.12.2007. V. Zatlers izveidoja Valsts prezidenta Konstitucionālo tiesību komisiju, kuru vadīja Eiropas Savienības tiesas tiesnesis Egils Levits. V. Zatlera prezidentūras laikā komisija aktīvi darbojās, analizēja Satversmes grozījumu projektus un sniedza atzinumus par aktuāliem konstitucionālo tiesību jautājumiem.

22.12.2008. V. Zatlers atjaunoja Valsts prezidenta Mazākumtautību konsultatīvo padomi.

V. Zatlers prezidentūras laikā četrpadsmit reizes izmantoja likuma ierosināšanas tiesības, t. sk. 01.02.2011. rosināja izmaiņas pilsonības likumā, kuras radītu iespēju ārpus Latvijas dzimušiem Latvijas pilsoņu bērniem iegūt dubultpilsonību un noteiktu, ka Latvijā dzimuši nepilsoņu bērni tiek reģistrēti kā Latvijas pilsoņi, ja vien viņi no pilsonības neatsakās. Dubultpilsonības iespējas Saeima paplašināja 09.05.2013. pieņemtajos Pilsonības likuma grozījumos. Nepilsoņu bērnu tiesības iegūt Latvijas pilsonību Saeima pieņēma 17.10.2019. tikai pēc atkārtotiem prezidenta Raimonda Vējoņa ierosinājumiem.

V. Zatlers atdeva Saeimai trīspadsmit likumus otrreizējai caurlūkošanai, t. sk. 05.06.2008. pieņemtos grozījumus likumā par noziedzīgi iegūtu līdzekļu legalizāciju, kuri būtu nozīmīgi apgrūtinājuši cīņu ar naudas atmazgāšanu un kļuva plaši pazīstami ar termina “mutatis mutandis” izmantošanu, kuru nevarēja izskaidrot pats šo grozījumi iesniedzējs Vilnis Edvīns Bresis (ZZS). Vienpadsmit gadījumos Saeima ņēma vērā prezidenta iebildumus un likumus laboja, vienā gadījumā – par 16.06.2010. pieņemtajiem grozījumiem Elektronisko plašsaziņas līdzekļu likumā – iebildumi tika gandrīz pilnībā ņemti vērā. Vēl vienā gadījumā – par 26.06.2009. pieņemtajiem grozījumiem Publisko iepirkumu likumā, kuri V. Zatlera ieskatā pārlieku ierobežoja tiesības pārsūdzēt iepirkumu rezultātus, – Saeima neņēma vērā prezidenta iebildumus. 03.08.2009. V. Zatlers vērsās Satversmes tiesā ar sūdzību, un 19.04.2010. tiesa atcēla prezidenta apstrīdēto likuma pantu.

16.03.2011. V. Zatlers iesniedza Saeimā iniciatīvu grozīt Satversmi un dot prezidentam papildu pilnvaras, t. sk. izvirzīt apstiprināšanai Saeimā Tiesībsarga, Valsts kontroliera un Latvijas Bankas prezidenta amata kandidātus, kā arī atkārtoti iesniedza priekšlikumu dot prezidentam tiesības parlamentāras krīzes apstākļos atlaist Saeimu. Priekšlikumus Saeima neatbalstīja.

Pēc Saeimas 26.05.2011. balsojuma atteikt KNAB lūgumu veikt kratīšanu deputāta Aināra Šlesera (LPP/LC) dzīves vietā V. Zatlers 28. maijā parakstīja rīkojumu Nr. 2, kurā pirmo reizi Latvijas vēsturē izmantoja Satversmes 48. pantā prezidentam dotās tiesības ierosināt Saeimas atlaišanu. 23.07.2011. tautas nobalsošanā vēlētāju aktivitāte bija 44,73 %. Par 10. Saeimas atlaišanu nobalsoja 650 518 jeb 94,3 % balsotāju. Rezultātā 10. Saeima tika atlaista, un 11. Saeimas vēlēšanas notika 17.09.2011.

02.06.2011. V. Zatlers atkārtoti kandidēja uz prezidenta amatu. Pirmajā balsojumā viņš saņēma 43 balsis, otrajā – 41, bet ievēlēts par Valsts prezidentu tika Andris Bērziņš (ZZS) ar 53 deputātu balsīm.

23.07.2011. V. Zatlers kopā ar domubiedriem dibināja “Zatlera Reformu partiju” un kļuva par tās valdes priekšsēdētāju. Partija 11. Saeimas vēlēšanās saņēma 20,82 % balsu un 22 deputātu vietas – otro lielāko mandātu skaitu pēc partijas “Saskaņas centrs”. Lai gan V. Zatlers pēc vēlēšanām paziņoja, ka koalīcijā jāņem “Saskaņas centrs”, jauno valdība V. Dombrovska vadībā izveidoja “Vienotība”, “Zatlera Reformu partija” un “Visu Latvijai!/Tēvzemei un Brīvībai/LNNK”. Lai gan koalīcijas partijas publiski bija deklarējušas atbalstu, V. Zatleru aizklātā balsojumā 17.10.2011. neievēlēja par Saeimas priekšsēdētāju. 11. Saeimā V. Zatlers bija Nacionālās drošības komisijas priekšsēdētājs un ārlietu komisijas biedrs.

12.04.2012. “Zatlera Reformu partija” tika pārdēvēta par “Reformu partiju”. Tuvojoties 12. Saeimas vēlēšanām, vairāki redzami partijas biedri iestājās partijā “Vienotība”. “Reformu partija” nepiedalījās 12. Saeimas vēlēšanās, un pēc 11. Saeimas pilnvaru beigām 04.11.2014. V. Zalters aizgāja no aktīvās politikas. 04.03.2015. tika uzsākta “Reformu partijas” likvidācija, kura noslēdzās 03.04.2020.

V. Zatlers ir 15.10.2018. reģistrētā Brīvības pieminekļa izgaismošanas fonda idejas autors un valdes loceklis. Kopš 2021. gada V. Zatlers ir Brīvības pieminekļa un Rīgas Brāļu kapu padomes priekšsēdētājs.

Lai gan V. Zatlera kandidatūra daudziem bija pārsteigums un vieta, kurā notika pirmās partiju vadītāju sarunas par viņa izvirzīšanu – Rīgas Nacionālais zooloģiskais dārzs –, kļuva par pamatu ironiskiem komentāriem, V. Zatlers savā prezidentūras laikā tik ļoti attālinājās no saviem sākotnējiem virzītājiem no TP, ZZS un LPP/LC, ka prezidentūras beigās nonāca ar viņiem atklātā konfliktā. V. Zatlera reitingi pirms ievēlēšanas bija zemi, pēc ievēlēšanas – mēreni labi. Ekonomiskās krīzes laikā tie nokrita zem nulles, bet no 2010. gada sākuma strauji pieauga un, amatu atstājot, bija salīdzināmi ar Vairas Vīķes-Freibergas reitingiem prezidentūras beigās. V. Zatlers kā prezidents bija gatavs pieņemt lēmumus un rīkoties. Viņam bija ļoti svarīga loma ekonomiskās krīzes pārvarēšanā. Ar savu rīkojumu Nr. 2 un pēc tam dibinātās “Zatlera Reformu partijas” darbību V. Zatlers deva nozīmīgu ieguldījumu šauru biznesa interešu ietekmes mazināšanā Latvijas politikā.

1993. gadā V. Zatlers saņēma Starptautiskās artroskopijas asociācijas (International Arthroscopy Association) balvu par lielāko ieguldījumu artroskopijas attīstībā jaunattīstības valstīs.

Prezidentūras laikā viņš saņēmis 16 valstu augstāko nopelnu ordeņus un piecu universitāšu goda doktora vai profesora titulus. Pēc prezidentūras saņēmis goda titulus no Gandžas Valsts Universitātes Azerbaidžānā (Gəncə Dövlət Universiteti) un Švarcmana koledžas Ciņhua Universitātē Ķīnā (施瓦茨曼學者,清華大,Schwarzman College of Tsinghua University).