В начале 90-х годов XX века возглавлял Томское управление КГБ (затем Агентства федеральной безопасности, Министерства безопасности, Федеральной службы контрразведки). В конце 1994 года стал заместителем директора ФСК (затем Федеральной службы безопасности) Сергея Степашина. В 1995 году неоднократно выезжал в Чечню, координируя там действия спецслужб. После отставки Степашина сохранил пост замдиректора ФСБ при новых руководителях - Михаиле Барсукове, затем Николае Ковалеве. Одновременно возглавлял управление контрразведывательного обеспечения стратегических объектов, департамент контрразведки.
В 1997 году стал первым заместителем директора ФСБ. С июля 1998 года работал под руководством Владимира Путина. В марте 1999 года Путин стал директором ФСБ и одновременно секретарем Совета безопасности. Вскоре - в начале апреля того же года - он перевел Соболева из контрразведки на должность замсекретаря Cовбеза. Здесь Валентин Соболев курировал управление государственной и общественной безопасности, работая под началом четырех секретарей Cовбеза - Владимира Путина, Сергея Иванова, Владимира Рушайло и Игоря Иванова.
Генерал-полковник, награжден орденами Мужества, "За заслуги перед Отечеством" III и IV степеней, "За военные заслуги", медалями. Почетный сотрудник органов контрразведки, лауреат премии Юрия Андропова "За выдающийся вклад в обеспечение безопасности РФ".
