Valentin Petrovitš Katajev (ven. Валенти́н Петро́вич Ката́ев; 28. tammikuuta (J: 16. tammikuuta) 1897 Odessa – 12. huhtikuuta 1986 Moskova) oli venäläinen neuvostokirjailija.
Valentin Katajev syntyi opettajan perheeseen. Myös hänen veljestään Jevgeni Petrovista tuli kirjailija. Katajev osallistui ensimmäiseen maailmansotaan ja Venäjän sisällissotaan, työskenteli toimittajana ja kirjoitti runoja ja kertomuksia. Hänen ensimmäiset kirjansa ilmestyivät vuosina 1923–1926. Satiirinen pienoisromaani Hummaajat (Rastrattšiki, 1926) ja näytelmä Ympyrän neliöiminen (Kvadratura kruga, 1928) tekivät Katajevista tunnetun kirjailijan.
Katajevin Magnitogorskin rakentamisesta kirjoittama romaani Vremja, vperjod! (”Aika, eteenpäin!”, 1932) herätti suurta huomiota. Toinen menestysteos oli omaelämäkerrallinen pienoisromaani Siintää purje yksinäinen (Belejet parus odinoki, 1936), josta tuli myöhemmin osa neliosaista romaania Volny Tšornogo morja (”Mustanmeren aallot”, 1961). Katajevin teokset käsittelivät usein Venäjän sisällissotaa ja myöhemmin toista maailmansotaa. Pienoisromaani Rykmentin poika (Syn polka, 1945) sai Stalin-palkinnon.
Katajev kuului Neuvostoliiton kirjailijaliiton hallitukseen vuodesta 1934 ja Novyi mir -kirjallisuuslehden toimituskuntaan vuosina 1946–1954. Hän perusti kirjallisuuslehti Junostin vuonna 1955 ja toimi vuoteen 1962 saakka sen päätoimittajana. Katajev liittyi Neuvostoliiton kommunistiseen puolueeseen vuonna 1958. Kirjailijan myöhemmät teokset kuten Pyhä kaivo (Svjatoi kolodets, 1965), Unohduksen ruoho (Trava zabvenja, 1967) ja Timanttikruununi (Almaznyi moi venets, 1978) koostuvat usein muistelmista ja mietelmistä.
