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Avec le "Type 660" effectuant son premier vol le 18 mai 1951, le Valiant fut le premier vecteur nucléaire à long rayon d'action à être conçu par l'Angleterre. Il fut aussi le premier de la série des bombardiers "V" (Valiant - Vulcan - Victor).
Peu après la fin de la guerre, une spécification (B.35/46) avait été émise par le ministère anglais portant sur un bombardier capable d'emporter une bombe de 4,5 tonnes à la vitesse de 900 km/h sur une distance supérieure à 6.000 km. Avro et Handley Page répondirent à cette demande en concevant des projets originaux, alors que Vickers proposa une étude antérieure. Ne répondant pas entièrement aux spécifications, cette dernière fut néanmoins retenue grâce à sa simplicité de concept. Deux prototypes furent commandés début 1949.
Le premier prototype s'écrasa à la suite d'un feu moteur début 1952. Le copilote Brian Foster perdit la vie dans cet accident, son siège ayant heurté la dérive de l'avion au moment de l'éjection.
Le second prototype, équipé de moteurs Avon plus puissants, fut baptisé "Type 667".
Alors que les premiers Mk.1 étaient encore sur la chaîne de production, le prototype d'un Mk.2 s'envola pour la première fois le 4 septembre 1953. Pour augmenter la résistance de l'aile, un nouveau train principal fut conçu qui se rétractait dans de grands compartiments sous les ailes (Le train des Mk.1 rentrait directement dans les ailes). Ce modèle aussi reconnaissable à son nez allongé fut vite abandonné, car il répondait à un concept de marquage d'objectif à basse altitude utilisé pendant la guerre devenu entre-temps obsolète.
En juin 1954, les premiers Mk.1 de production entrèrent en service à Gaydon. A partir de Juillet 1955, différents squadrons démarrèrent les opérations à partir de Wittering, Marham et Honington.
La première bombe atomique anglaise fut larguée en octobre 1956 par un B.1 à Maralinga en Australie. Les Valiant reçurent leur baptême du feu la même année, utilisés contre les aérodromes Égyptiens lors de la crise de Suez.
Le 15 mai 1957, un autre B.1 larguait la première bombe à hydrogène anglaise sur l'île de Malden dans le Pacifique. Explosant à 5.000 mètres, elle ne produit qu'une fraction de la mégatonne prévue. Par la suite l'Angleterre coopéra étroitement avec l'Amérique dans le développement de ces armes.
Certain avions terminèrent leur carrière comme avions ravitailleurs (version "K" de 1960) ou furent utilisés comme avions de reconnaissance (version "PR").
En 1962, le commandement anglais réalisa que le mode de pénétration à haute altitude pour lequel le Mk.1 avait été conçu aurait eu de très faibles chances de succès contre des pays bien défendus comme la Russie. L'avion fut donc adapté à l'attaque à basse altitude et reçu à cette occasion un camouflage multicolore. Malheureusement, de ce type d'opération devait résulter une fatigue prématurée des longerons d'aile et après plusieurs incidents et accidents, le Valiant fut définitivement retiré du service début 1965. Un total de 108 exemplaires avaient été construits.
Le seul exemplaire préservé est celui qui largua la première bombe à hydrogène anglaise en 1957. Il est visible au musée de la RAF à Hendon.
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