Той е роден като Франсис Стивън Кастелучио на 3 май 1934 г. в Нюарк, Ню Джърси. Вали започва музикалната си кариера в началото на 50-те години на миналия век, създавайки група, наречена The Variatones. През 1960 г. той се присъединява към The Four Seasons и групата бързо се превръща в една от най-популярните групи на десетилетието. С Valli като вокалист, Four Seasons издават поредица от хитови сингли, включително "Sherry", "Big Girls Don't Cry", "Walk Like a Man" и "December, 1963 (Oh, What a Night). "
Популярността на групата намалява в края на 60-те години, но Valli продължава да изпълнява и записва като солов изпълнител. Той е издал няколко албума и сингли, а също така се е появявал в редица филми и телевизионни предавания. През последните години Valli направи турне с нова версия на The Four Seasons.