В среду 26 мая 1976 года Харламовы попали в автомобильную аварию на Ленинградском шоссе, когда возвращались из гостей ночью. Валерий, сидевший за рулём, решил обогнать медленно ехавший грузовик (хотя при этом по встречной на небольшом отдалении шёл другой грузовик). При выезде на встречную полосу увидел, что на него из-за встречного грузовика несётся такси. Резко вывернув влево, он съехал с дороги и врезался в столб.
Хоккеист получил двухлодыжечный оскольчатый перелом правой голени, перелом двух рёбер, сотрясение мозга и множество ушибов (жена Ирина не пострадала). Некоторые врачи рекомендовали ему завершить спортивную карьеру, однако Валерий собирался продолжить играть после выздоровления. Выздоровлению хоккеиста помог хирург Андрей Петрович Сельцовский, который оперировал Харламова и следил за состоянием его здоровья в Главном военном госпитале в Москве.
Через 2 месяца, в августе, он сделал первые самостоятельные шаги по палате. Позже в палате для него оборудовали специальную комнату, где у него стояли гири и где он мог заниматься атлетическими упражнениями.
Осенью Харламов по совету Тарасова начал тренироваться с мальчишками на катке. Постепенно обретая форму (ему удалось сделать это довольно быстро), он принимал участие в занятиях вместе с игроками ЦСКА.
16 ноября 1976 года Харламов вышел на матч против «Крыльев Советов». И уже на 4-й минуте игры Харламов забил гол.