Nació el 8 de enero de 1941 en Lima, Perú. Hijo de un próspero abogado. Emigró a Estados Unidos en 1964, donde reside actualmente.
Vallejo dibuja casi exclusivamente para los géneros fantásticos y eróticos. Sus dibujos han ilustrado la portada de docenas de obras de ciencia ficción y han sido presentados en unas serie de calendarios que se han convertido en best-sellers. Vallejo ha creado póster para películas, como Barbarian Queen and National Lampoon's Vacation. Está casado con la también artista Julie Bell, cuyo estilo es bastante similar. Tiene dos hijos de un matrimonio anterior, uno de los cuales, Dorian Vallejo, también ha trabajado en el género de fantasía.
Los dibujos muestran típicamente a dioses, monstruos y/o musculados bárbaros (hombres o mujeres) en plena batalla. Muchos de las figuras masculinas se basan en el propio Vallejo, mientras que muchas de las femeninas se basan en su esposa. Sus últimas historias se inclinan más hacia el lado erótico, aunque siguen conservando los temas de fantasía.
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