Valentyna Oleksandrivna Semerenko (ukrainsk: Валентина Олександрівна Семеренко; født 18. januar 1986) er en ukrainsk skiskytter. Hun er tvillingsøster til Vita Semerenko. Under VM i skiskyting 2015 i Kontiolax ble hun verdensmester på fellesstart, og under VM i Östersund 2008 var hun med på det ukrainske stafettlaget som tok sølv.