Валентин Брылеев окончил ВГИК в 1956 году, уже не раз побывав на съёмочной площадке. Попав в штат Театра-студии киноактёра, он стал постоянно сниматься, по две-три картины в год. Играл преимущественно эпизодические роли, но зато в самых популярных фильмах, работал с самыми лучшими режиссёрами и партнёрами.
Среди наиболее заметных работ Брылеева в кино: «В квадрате 45» (Пепелов), «Весна на Заречной улице» (Иван Мигунько), «У тихой пристани» (шофёр), «Рождённые жить» (Степан), «Первый троллейбус» (Синицын), «Морозко» (жених), «Волшебная лампа Аладдина» (Мубарак), «Спасите утопающего» (отец Андрея), «Весёлое волшебство» (Леший), «Жить по-своему» (главный диспетчер), «Взрослый сын» (Николай Фомич), «Вишневый омут» (Подифор), «Похождения графа Невзорова» (Ливеровский), «Кровь за кровь» (владелец «Запорожца»).
В середине 90-х Валентин Брылеев был основным актёром в телепередаче "Колесо истории", где в компании с А. Пятковым и В. Коппаловым разыгрывал сцены из различных эпох. В общей сложности эти мастера перевоплощения сыграли около тысячи персонажей.
Среди фильмов:
КАРНАВАЛЬНАЯ Н ОЧЬ (1956)
МАРЬЯ-ИСКУСНИЦА (1959) - пират
ПРОСТАЯ ИСТОРИЯ (1960)
ГУСАРСКАЯ БАЛЛАДА (1962) - партизан
КОРОЛЕВСТВО КРИВЫХ ЗЕРКАЛ (1963) - Тамбур-мажор
ПЕРВЫЙ ТРОЛЛЕЙБУС (1963) - Синицын
КО МНЕ, МУХТАР! (1964)
МОРОЗКО (1964) - Жених
ВЕСЁЛЫЕ РАСПЛЮЕВСКИЕ ДНИ (1966) - чиновник
«Волшебная лампа Аладдина»(Мубарак)
ЖИТИЕ И ВОЗНЕСЕНИЕ ЮРАСЯ БРАТЧИКА (1967)
ОГОНЬ, ВОДА И... МЕДНЫЕ ТРУБЫ (1968)
ВЕСЁЛОЕ ВОЛШЕБСТВО (1969) - Леший
ТРОЕ (1969)
СЛУЧАЙ С ПОЛЫНИНЫМ (1970)
ЗОЛОТЫЕ РОГА (1972) - Месяц Ясный
ЛЮБОВЬ ЗЕМНАЯ (1974)
ФРОНТ БЕЗ ФЛАНГОВ (1974)
ИВАН ДА МАРЬЯ (1975) - стражник
АУ-У! (1975)
СОЛО ДЛЯ СЛОНА С ОРКЕСТРОМ (1975)
ПОВЕСТЬ О НЕИЗВЕСТНОМ АКТЁРЕ (1976)
ОТЕЦ И СЫН (1979)
НОЧНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ (1980) - Поздняков
ОТЦЫ И ДЕДЫ (1982)
НА ЗЛАТОМ КРЫЛЬЦЕ СИДЕЛИ (1986) - мастер