For Sovjetunionen var det prestisjetungt å få den første kvinnen i verdensrommet og Valentinas popularitet var stor både nasjonalt og internasjonalt. Hun tok senere kosmonautingeniør-utdannelse med utmerkelse ved det prestisjetunge Zhukovskij Flyvåpen Ingeniørakademiet, der hun også tok en doktorgrad (i 1977).
I 1963 giftet Valentina seg med kosmonauten Andrijan G. Nikolajev, som var del av besetningen ombord på Vostok 3. De fikk datter Elena Andrionova som ble den første personen i verden hvis begge foreldrene har vært i verdensrommet. Valentina og Andrijan skilte seg i 1982.
Valentina ble valgt til flere politiske verv, og var medlem av Kommunistpartiets Sentralkomité (1969-1991). En stund var hun også medlem av regjeringen. Hun mistet flere av sine verv etter Sovjetunionens sammenbrudd.
Valentina er Helt av Sovjetunionen, er tildelt Lenin-ordenen og har fått mange andre utmerkelser og hedersbevisninger. Hun var medlem av Verdens fredsråd i 1966 og Sovjet-representant ved FN-konferansen for Det internasjonale kvinneåret i Mexico City i 1975. Et krater på månens bakside er oppkalt etter henne.
Valentina avanserte til generalmajor i Det sovjetiske flyvåpenet, men forlot Flyvåpenet og Kosmonaut-gruppen i 1997.