Родился в Ангулеме в 1729. Учился в парижской Академии художеств у своего дяди Ж.-Ф.Блонделя, выдающегося мастера и теоретика классицизма. Продолжил образование во Французской академии в Риме (1750–1752). В 1759 был приглашен И.И.Шуваловым в Россию для преподавания в новосозданной петербургской Академии художеств. С тех пор жил в Петербурге. Состоял при императорской Канцелярии дворцов и садов.
Классицистическое понимание планировки и общей структуры здания сочеталось в постройках мастера с пластически пышной, барочной разработкой фасадов, сложных по пластическим профилям, обогащенных разнообразным архитектурным декором и (в ряде случаев) скульптурой. Среди его наиболее известных петербургских построек – Гостиный двор (1761–1785) и католическая церковь святой Екатерины (1763–1783) на Невском проспекте, Малый Эрмитаж (1764–1767) в комплексе Зимнего дворца (1764–1767), здание Академии художеств (совместно с А.Ф.Кокориновым; 1764–1788), склады «Новая Голландия» (совместно с С.И.Чевакинским; 1765–1780). После отъезда Б.Ф.Растрелли (1763) занимался – вместе с Ю.М.Фельтеном и Чевакинским – достройкой Зимнего дворца. Работал и в Петергофе, отделав здесь «Китайские кабинеты» (1760-е годы). В тот же период спроектировал дворец К.Г.Разумовского в Почепе (ныне в Брянской области).
Плодотворно работал как педагог (в Академии художеств и Шляхетском корпусе). С 1765 – член совета Академии, с 1769 – адъюнкт-ректор по части архитектуры. В 1775 вышел в отставку и уехал на родину с поручением «иметь смотрение за академическими пенсионерами во Франции».
Умер Валлен-Деламот в Ангулеме 7 мая 1800.
ЗДАНИЕ АКАДЕМИИ ХУДОЖЕСТВ. Санкт-Петербург 
НОВАЯ ГОЛЛАНДИЯ. Санкт-ПетербургКрашенинников А.Ф. Кокоринов и Деламот – первые зодчие эпохи классицизма в России (автореферат). Л., 1964
