Валерия Владимировна Владимирова (псевдоним — Барсова) родилась (1) 13 июня 1892 года в Астрахани. Первые уроки пения брала у своей сестры. С 13 лет Валерия начала выступать.
На оперную сцену Барсова впервые вышла в 1917 году в Москве. В 1919 году она вместе с Федором Шаляпиным пела в опере «Севильский цирюльник» в саду Эрмитаж. В том же году она окончила Московскую консерваторию. А через год, в 1920 году, начала выступать в Большом театре СССР, где проработала до 1948 года.
С 1929 года Барсова в составе труппы Большого театра гастролировала за рубежом. В 1950–1953 годах преподавала в Московской консерватории имени Чайковского, с 1952 года — в звании профессора.
Самыми яркими партиями в исполнении Валерии Барсовой стали Людмила и Антонида в операх Глинки «Руслан и Людмила» и «Иван Сусанин», а также Розина в «Севильском цирюльнике» Россини. Зрителям она запомнилась еще и исполнением вокальных партий Шемаханской царицы в «Золотом петушке», Царевны Лебедь в «Сказке о царе Салтане», Волховы в «Садко» и Снегурочки в одноименной опере Римского-Корсакова, Джильды и Виолетты в операх «Риголетто» и «Травиата» Верди.
По воспоминаниям современников, выступления Барсовой отличались особым артистизмом и искренностью переживаний. Обладая красивым подвижным голосом и филигранной вокальной техникой, она виртуозно сочетала широкое кантиленное пение русской вокальной школы со школой итальянского бельканто. Прославилась Барсова и как камерная певица.
Помимо насыщенной сценической жизни Валерия Барсова занималась активной общественной и политической деятельностью. С 1940 года она являлась членом ВКП(б), была избрана депутатом Верховного Совета СССР первого созыва.
В 1937 году Валерия Барсова получила звание Народной артистки СССР, в 1941 году за многолетние выдающиеся достижения в области театрально-вокального искусства удостоена Государственной премии СССР. Также награждалась орденом Ленина, орденом Трудового Красного Знамени и медалями.
Скончалась легендарная певица Валерия Барсова 13 декабря 1967 года в городе Сочи и была похоронена там же.