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Nato a Bologna, Valli si è iscritto all'età di quindici anni al Conservatorio Giovanni Battista Martini di Bologna, allievo di Ettore Ballotta. In questo contesto è cofondatore di una big bandjazz con cui partecipa a festival jazz italiani.
Muove i suoi primi passi come tastierista del gruppo musicalerock progressivoPing Pong, con cui incide due album, ottenendo un discreto successo con la canzone Caro Giuda, scritta da Roberto Vecchioni; passa poi ai Bulldog, incidendo altri tre album; inoltre pubblica un 45 giri da solista dal titolo Pasta e fagioli. In quegli anni si sposa con Anna Dalla, intraprendendo successivamente l'attività discografica in veste di arrangiatore e produttore discografico.
Diviene uno degli esponenti della italo disco, dando vita a vari progetti: Azoto (San Salvador), Tantra (Hills of Katmandu), di cui è autore e produttore, Passengers (He's Speedy Gonzales), Nuggets (New York).
In quel periodo viene contattato da Mina con cui realizza tre album nel corso del decennio successivo; la prima collaborazione è per la canzone Anche un uomo, sigla nel 1979 della riedizione del quiz Lascia o raddoppia?. Sempre per Mina è autore del singolo Musica d'Argentina.
Con Mina lavora agli album Italiana (1982), 25 (1983) e Catene (1984) ed è autore di alcuni brani: Musica d'Argentina, Ballando ballando e Perfetto non so.
Inizia anche la collaborazione con Claudio Baglioni, con il disco La vita è adesso (1985) l'album più venduto di tutti i tempi nella storia della discografia italiana, dopodiché i due lavorano al capolavoro Oltre del 1990; entrambi i progetti vengono realizzati in studi di registrazione inglesi fra cui i Real World di Peter Gabriel.[1]
Collabora anche con i Ladri di Biciclette, di cui Celso produrrà gli album Ladri di biciclette e Figli di un do minore e il singolo Sotto questo sole, interpretato insieme a Francesco Baccini e vincitore del Festivalbar 1990.
Gli anni ottanta segnano anche il ritorno del musicista alla musica dance; è così produttore per diversi artisti della scuderia Claudio Cecchetto: Sandy Marton, Taffy, Tipinifini.
Nel 2013 produce 5 brani dell'album Amo - Capitolo I di Renato Zero. Continua inoltre la collaborazione con Maria De Filippi e il suo Amici. In questa edizione con Ylenia Morganti con il singolo Sempre così, Emanuele Corvaglia con Non importa dove, Angela Semerano con Quella Parola e Greta con Solo Rumore, classificatosi secondo ad Amici 2013. Nel 2014 produce ed arrangia l'album Se amore è di Sal da Vinci. Produce ed arrangia i brani, Guai e Quante volte dell'album Sono Innocente, di Vasco Rossi.
Nel 2020 viene pubblicato l'album di Claudio Baglioni In questa storia che è la mia, di cui Valli produce e arrangia diversi brani. Nello stesso anno produce e arrangia per Irene Grandi Devi volerti bene e Finalmente io (scritta da Vasco Rossi e Roberto Casini) partecipando alla settantesima edizione del Festival di Sanremo con Finalmente io; torna a collaborare con Alberto Urso per Il sole ad est, tratto dall'album Alberto Urso.
Nel 2021 produce e arrangia diversi brani dell'album Siamo qui di Vasco Rossi, mentre l'anno dopo cura Voglio amarti di Iva Zanicchi, presentato al Festival di Sanremo. Nel mese di settembre ha pubblicato il suo primo album solista Sette canzoni al piano.
Autori Vari (a cura di Gino Castaldo), Dizionario della canzone italiana, ed. Curcio, 1990; alla voce Valli, Celso, di Riccardo Giagni, pagg. 1683-1684
Eddy Anselmi, Festival di Sanremo. Almanacco illustrato della canzone italiana, edizioni Panini, Modena, alla voce Valli, Celso