Valentini (apellido latinizado del original Velten) nació en la ciudad alemana de Giessen, donde estudió humanidades y más tarde medicina. Comenzó a trabajar como médico en Hardenburg y Philippsburg, y antes de volver a su ciudad natal realiza un viaje científico por Holanda, Francia e Inglaterra que amplía sus expectativas,. así como su círculo de amistades. Tras volver a Giessen obtuvo el doctorado en medicina en 1686 y la cátedra de física en dicha Universidad. Valentini adquiere, gracias a sus numerosos contactos, varios instrumentos para utilizar en experimentos físico-químicos por él mismo y sus estudiantes. En 1687 publica Historia Physices Experimentalis, una disertación sobre los experimentos que llevaba a cabo. En 1697 obtiene la cátedra de medicina. A partir de entonces publicará numerosos artículos en Miscellanea curiosa medico-physica, una publicación periódica de la Academia Naturae Curiosorum (posteriormente denominada Academia de Ciencias Leopoldina).

Valentini acumuló gran cantidad de objetos naturales procedentes de todos los rincones del mundo, y formó un importante gabinete de curiosidades que plasmó en 1704 en su libro Museum Museorum, el primer tratado sobre coleccionismo. Compuesto de tres volúmenes, en ellos se describen especímenes de animales, plantas, rocas y minerales, fósiles, conchas, monedas, cerámica y otras piezas arqueológicas, e incluso "rarezas" como unicornios o seres monstruosos procedentes de gabinetes particulares o museos de la época. Este trabajo constituye una referencia muy valiosa para el estudio del coleccionismo europeo de principios del siglo XVIII, ya que Valentini incluye catálogos de ejemplares de muchas colecciones, así como de su propio gabinete, recomendando la elaboración de un catálogo a todo coleccionista riguroso. En esta obra se detallan también distintos procesos de extracción mineral, limpieza, propiedades y conservación de ejemplares en colecciones, instrumentos y experimentos físicos, usos medicinales de las plantas e incluso uno de los primeros intentos de la reconstrucción de un esqueleto fosilizado. La obra está plagada de grabados que se insertan entre el texto y otros a página completa o doble página. La segunda edición aparecerá en 1714.

En 1711 publica Praxis medicinae infallibilis, y en 1713 Medicina nov-antiqua, dos tratados sobre prácticas médicas ilustrados con 5 y 7 láminas de grabados calcográficos, respectivamente. Del primero se publicará una segunda edición en 1721. En 1719 publica su trabajo más apreciado: Viridarium reformatum, seu regnum vegetabile, un tratado botánico compuesto por dos volúmenes profusamente ilustrados. En el primer volumen se incluyen 223 emblemas botánicos grabados al cobre e intercalados en el texto, así como dos láminas de formas y tipos de flores. El segundo volumen (Icones Viridarii Reformati) consta de 385 láminas calcográficas con miles de especies representadas recopiladas de autores previos, sobre todo de Florilegium novum de Johann Theodor de Bry y de Florilegum renovatum de Matthäus Merian, aunque también de otros autores como Ferrari, Bauhin o Mattioli. Al final del segundo volumen se incluye una pequeña obra hermética, Opus mago-cabalisticum, con 10 grabados calcográficos esotéricos muy curiosos.