Val Kilmer lahir di Los Angeles, California, dari keluarga yang berasal dari latar belakang berbeda. Ibunya, Gladys Swanette, dari keluarga Swedia dari Indiana, sementara ayahnya, Eugene Dorris Kilmer, berasal dari Texas dan berprofesi sebagai pengembang properti serta distributor perlengkapan dirgantara.

Sejak muda, Val menunjukkan minat dalam dunia seni peran. Ia bersekolah di Hollywood's Professional's School dan kemudian masuk ke program drama Juilliard saat remaja, mengasah bakat aktingnya secara serius. Ia memulai karier di panggung dan tetap aktif di teater, salah satunya dengan memerankan Hamlet di Festival Shakespeare Colorado 1988.

Debut film Kilmer terjadi pada tahun 1984 melalui film spoof Top Secret!, di mana ia memerankan Nick Rivers, seorang idola musik berambut pirang. Ia kemudian membintangi berbagai film populer tahun 1980-an, termasuk Top Gun tahun 1986 yang meraih sukses besar.

Kesempatan besar datang ketika penampilannya sebagai Jim Morrison dalam film The Doors tahun 1991 disambut sangat positif. Peran ini membuktikan kemampuan Kilmer untuk tampil meyakinkan sebagai tokoh nyata dan memperlihatkan suara khasnya, menyanyikan lagu-lagu konser secara langsung. Ia kemudian memerankan legenda lain seperti Elvis Presley dalam True Romance dan Doc Holliday di Tombstone pada tahun 1993.

Pada Juli 1994, diumumkan bahwa Val Kilmer akan menggantikan Michael Keaton sebagai Batman/Bruce Wayne, menandai salah satu peran ikonik dalam kariernya yang terus berkembang dan diingat hingga saat ini.