Инициативного администратора заметили и перевели в столицу на должность градоначальника. Владелица великосветского салона А. В. Богданович дала Валю весьма нелестную характеристику: «очень дерзок, нахален, заносчив, груб, вряд ли он долго продержится». Однако, вопреки прогнозам, Виктор Вильгельмович продержался не несколько месяцев, а почти четыре года. В первый же год его пребывания в должности градоначальника на Петербург обрушилась очередная холерная эпидемия, побудившая Валя обратить пристальное внимание на общую санитарную обстановку в городе. По его поручению санитарный надзор провел проверку петербургских заводов и фабрик на предмет общего санитарного состояния и соблюдения правил техники безопасности. При Вале была построена Приморская железная дорога, соединившая Петербург с Сестрорецком и открылась Калашниковская хлебная биржа. В 1895 г. в столице появился первый автомобиль, а к концу года число машин на улицах города достигло пятнадцати.
В приватных беседах Валь часто сетовал на хлопоты, доставляемые ему наследником цесаревичем Николаем Александровичем. Великий князь предпочитал возвращаться от своей подруги балерины Кшесинской пешком и инкогнито. На всем пути следования за ним наблюдали охранники. Заметив это, Николай пожаловался градоначальнику, а на попытку последнего объяснить наблюдение заботами о безопасности, заявил: «Если еще раз замечу кого-нибудь из этих наблюдателей, то я ему морду разобью». Видимо, нерасположение наследника престола сыграло свою роль в дальнейшей судьбе Валя. 6 декабря 1895 г. его освободили от должности градоначальника.
Некоторое время Виктор Вильгельмович управлял Ксениинским институтом, а в 1901 г. был назначен виленским губернатором. В местной тюрьме он приказал высечь арестованных участников первомайской демонстрации 1902 г. За товарищей поклялся отомстить сапожник Г. Ю. Лекерт. Покушение не совсем удалось, губернатор получил ранения в руку и ногу. Как писали газеты, «генерал настолько сохранил присутствие духа, что лично задержал преступника». Спустя месяц Лекерт был казнен.
В 1902 г. новый министр внутренних дел В. К. Плеве назначил Валя товарищем министра внутренних дел и командиром отдельного корпуса жандармов. Однако после убийства Плеве в 1904 г. Виктор Вильгельмович вышел в отставку. Скончался он 7 февраля 1915 г.
Характеризуя его, В. И. Гурко (сын генерал-губернатора И. В. Гурко) писал: «Валь был типичным немцем и обладал многими присущими этому народу свойствами. Чрезвычайно добросовестный служака, твердо и неуклонно проводящий виды правительства, отстаивавший даже истинно русские интересы… Валь не обладал ни бойким, ни глубоким умом. Полицейское дело он знал, несомненно, в совершенстве и, конечно, был убежденным и крайним консерватором».