Valens ble i 364 utropt til medkeiser av sin bror, keiser Valentinian I, som et resultat av krav fra de generaler som hadde valgt Valentinian. Valens overtok ansvaret for den østlige halvdelen av romerriket.[5][6]
I 365 utropte tronraneren Prokopius, en fjern slektning av Julianus, seg til keiser i Konstantinopel og vant popularitet. Våren 366 seiret Valens' styrker over Prokopius' styrker. Da de senere møttes personlig, deserterte Prokopius' styrker og Prokopius ble halshugget.
Etter Prokopius' død bestemte Valens seg for å straffe dem som hadde støttet Prokopius. Da Valens i 367 gikk over Donau, flyktet visigoterne uten kamp. Ved et nytt angrep i 369 beseiret Valens Atanarik, en visigotisk høvding. Året derpå sluttet Valens og Atanarik fred.[7][8]
Valens kjempet de følgende år mot sassanidene om kontrollen over Armenia.[6] I 375 døde broren og medregenten Valentinian I og hans sønner Gratian og Valentinian II (fire år gammel) etterfulgte ham som keisere over den vestre delen av Romerriket.[5][9][10]
År 376 bad den visigotiske høvdingen Fritigern om å få bosette seg sør for nedre Donau på grunn av hunnernes ekspansjon. Fritigern og hans menn fikk mark og statlig støtte mot at de gjorde krigstjeneste. Det hele utartet til en masseflukt over Donau, og de romerske embetsmenn mistet kontrollen med situasjonen blant annet på grunn av korrupsjon og ønske om å utnytte goternes vanskelige situasjon. Valens gikk i felt mot visigoterne ledet av Fritigern, og 9. august 378 stod slaget ved Adrianopel, der Valens ikke ventet på brorsønnen Gratian som var på vei til unnsetning. Romerriket led et knusende tap og Valens falt.[6][11]
