В.Н. Бугаенко окончил Харьковское высшее военное командно-инженерное училище, Военную артиллерийскую академию имени Ф.Э. Дзержинского по специальности «радиотехнические комплексы космической связи», высшие курсы Военной академии Генерального штаба Вооружённых Сил Российской Федерации. Проходил службу в Ракетных войсках стратегического назначения и Военно-космических силах России на различных инженерных и командных должностях, связанных с организацией связи и управлением космическими аппаратами связи. С 2000 года — в Министерстве связи и информатизации (заместитель руководителя, руководитель департамента по надзору за связью и информатизацией). С 2004 года — руководитель Федеральной службы по надзору в сфере связи. Являлся одним из разработчиков закона «О связи». В 2007 году Валерий Николаевич Бугаенко был назначен руководителем Федерального агентства связи (Россвязь). Под руководством В.Н. Бугаенко была проведена реформа системы государственного надзора в сфере связи и информационных технологий. Осуществлялось развитие российских сетей электрической и почтовой связи, проводилось строительство современной телекоммуникационной инфраструктуры в рамках реализации федеральных целевых программ.