Valtteri Viktor Bottas werd geboren op 28 augustus 1989 in Nastola, Finland als zoon van Rauno Bottas en Marianne Välimaa. Zijn vader heeft een klein schoonmaakbedrijf en zijn moeder werkt als begraafnisondernemer. Valtteri Bottas heeft kort zijn land Finland gediend in het leger. Hij behaalde in deze periode de titel Lance Corporal.
Bottas reed zijn op de karts voor hetzelfde team als zijn landgenoot Kimi Raikkonen. Ook Valtteri Bottas heeft gereden voor het succesvolle kart-team van de Nederlander Peter de Bruijn. Zijn resultaten op de karts waren niet direct hoogstaand. Toch besloot de Fin zich te richten op een overstap naar de eenzitters. Hij zou in 2007 uitkomen in de Formule Renault 2.0 Northern European Cup.
Zijn eerste jaar in de autosport was een zeer solide. Bottas liet zien over genoeg talent te beschikken en won de laatste twee wedstrijden van het seizoen in Hockenheim. Hij finishte derde in het kampioenschap. Een jaar later won hij de Formule Renault Eurocup en de Formule Renault Northern European Zone-kampioenschappen. De Fin maakte de overstap naar de Formule 3 en kende hier met name tijdens de Masters of Formula 3 grote successen. Bottas won het evenement twee keer achter elkaar. Tijdens het reguliere kampioenschap Formule 3, de Euroseries, eindigde hij twee keer als derde (2009 en 2010). In 2011 reed hij voor Lotus ART de tweede editie van het GP3-kampioenschap. Bottas werd kampioen door aan het einde van het seizoen de meeste punten te scoren. Hij hield hier onder andere James Calado en Nigel Melker achter zich.
Bottas fungeerde gedurende het seizoen 2011 en 2012 als testrijder voor Williams. Bij dit team maakte hij in 2013 zijn debuut in de Formule 1. Een achtste plaats in de Verenigde Staten leverde hem zijn eerste punten op. In 2014 werd hij vierde in het kampioenschap, mede door de krachtige Mercedes-motor en scoorde hij in Oostenrijk zijn eerste podium nadat hij zich als tweede had gekwalificeerd.
Nadat Nico Rosberg aankondigde te stoppen bij Mercedes AMG Petronas nam Bottas zijn stoeltje over. Tijdens de vierde Grand Prix van 2017 behaalde hij in Rusland zijn eerste overwinning. Een wereldtitel bleef echter uit.
In de loop van 2021 werd duidelijk dat Bottas werd vervangen door Mercedes-protogé George Russell voor het seizoen van 2022. De Fin verkaste naar Alfa Romeo. In 2023 rijdt hij daar nog steeds en wordt vergezeld door Guanyu Zhou.