Dopo aver studiato al Conservatorio Benedetto Marcello di Venezia con Adriano Lincetto e Iris Adami Corradetti, esordì a Brescia, nella stagione 1968/69, interpretando quel ruolo di Angelina ne La Cenerentola di Gioachino Rossini, che l'avrebbe poi accompagnata per tutta la carriera e del quale sarebbe divenuta una delle maggiori interpreti del Novecento. La svolta della sua vicenda artistica avvenne nel 1973, grazie al trionfo al Concorso internazionale per voci nuove rossiniane organizzato dalla RAI nel 1972, che le aprì la strada di tutti i più grandi teatri del mondo.
Nello stesso anno sposò l'attore Alfredo Bolognesi, in arte Alberto Terrani, che l'avrebbe seguita in veste di consulente e manager, e volle aggiungere al proprio il cognome d'arte del marito, passando alla storia con il doppio cognome "Valentini Terrani" e seguendo, consapevolmente o meno, l'esempio di tante mitiche cantanti del passato.
Si dedicò inizialmente soprattutto ai ruoli buffi o semiseri del repertorio rossiniano (e più in generale del Settecento belcantista), interpretando, oltre alla citata Cenerentola, Isabella ne L'italiana in Algeri (che può essere considerato il suo secondo cavallo di battaglia), il ruolo del paggio Isoliero ne Il Conte Ory, Rosina nel Barbiere di Siviglia e Carlotta nel Torvaldo e Dorliska, ma affrontò anche personaggi non rossiniani, come Fidalma ne Il matrimonio segreto o Celia ne La fedeltà premiata di Haydn. Oltre ai ruoli belcantistici, ebbe modo di affermarsi anche come una "splendida" Marina Mniszech nel Boris Godunov di Modest Musorgskij,[2] e, più in generale, nel repertorio francese tardo ottocentesco, soprattutto come Carlotta nel Werther e Dulcinea nel Don Quichotte di Massenet, nonché quale protagonista della Mignon di Thomas, mentre hanno lasciato minore eco le sue rare incursioni (soprattutto discografiche) nel repertorio verdiano e il suo sporadico approccio a Carmen.
Lucia Valentini Terrani negli anni 1980
Con l'inizio degli anni '80 si pose alla testa, insieme a Marilyn Horne, della riscoperta del Rossini serio, affrontando praticamente tutte le principali parti di eroe in travesti scritte da Rossini per la voce di contralto: da Arsace nell'edizione torinese della Semiramide, al fianco di Katia Ricciarelli e Ferruccio Furlanetto e con la regia di Pier Luigi Pizzi nel 1981, ai debutti al Rossini Opera Festival di Pesaro come Tancredi, Malcolm ne La donna del lago, e Calbo nel Maometto II, prestazioni queste intervallate, nel 1984, dalla partecipazione, come Marchesa Melibea, alla memorabile prima ripresa assoluta de Il viaggio a Reims, a fianco di Katia Ricciarelli, Cecilia Gasdia, Bernadette Manca di Nissa, William Matteuzzi, Leo Nucci, Samuel Ramey, Ruggero Raimondi e Enzo Dara, sotto la direzione di Claudio Abbado e per la regia di Luca Ronconi.
La sua ultima apparizione in palcoscenico data al 1996, quando interpretò la protagonista de La Grande-duchesse de Gérolstein di Offenbach al Festival della Valle d'Itria di Martina Franca.
Nello stesso anno le fu diagnosticata la leucemia e si rivolse per le cure al famoso "Fred Hutchinson Cancer Research Center" di Seattle, dove poco tempo prima era stato trattato, per la stessa malattia, il suo collega e amico José Carreras. Purtroppo non ebbe la stessa fortuna che era toccata al famoso tenore e morì a Seattle nel 1998, dopo un infruttuoso trapianto di midollo osseo.
