Valerio Lucarini si è laureato in Fisica nel 1999 presso la Scuola Normale Superiore di Pisa. Nel 2003 ha conseguito il titolo di dottore di ricerca presso la University of Joensuu (ora University of East Finland), Joensuu, Finland. È stato assistente in Fisica del sistema Terra presso l’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna. Dal 2011 è professore di Meteorologia teorica presso l’Universität Hamburg, Germania.
