Il Cardinale Agostino Vallini, Prefetto emerito del Supremo Tribunale della Segnatura Apostolica, Vicario Generale emerito di Sua Santità per la Diocesi di  Roma, Arciprete emerito della Basilica Papale di San Giovanni in Laterano, Gran Cancelliere emerito della Pontificia Università Lateranense, Legato Pontificio per le Basiliche di San Francesco e di Santa maria degli Angeli in Assisi,  è nato a Poli, piccolo paese in provincia di Roma e in diocesi di Tivoli, il 17 aprile 1940, dove suo padre, maresciallo dei carabinieri, di origini toscane, prestava servizio.

Scoppiata la guerra, il babbo fu arrestato dai tedeschi e deportato in Germania: fu così che la mamma, insieme con i due figli, il piccolo Agostino ed una sorella più grande di lui, ritornò al suo paese, Corchiano (Viterbo) dove il futuro Cardinale ha frequentato le scuole elementari e l'itinerario dell'iniziazione cristiana, sotto la guida del parroco, don Domenico Anselmi, che lo volle chierichetto. Finita la guerra, la famiglia poté ricomporsi e nel 1949 si trasferì prima a Caserta poi, nel 1951, a Napoli, dove il babbo fu inviato per servizio. La morte della mamma nel 1952 segnò definitivamente la sua vita.

Sul finire dello stesso anno entrò nel Seminario di Napoli, prima al minore e poi al maggiore, ove rimase dodici anni, percorrendo tutte le tappe della formazione al sacerdozio.

Fu ordinato sacerdote il 19 luglio 1964 dal Vescovo Ausiliare di Napoli, Mons. Vittorio Longo, per volere dell'Arcivescovo, il Card. Alfonso Castaldo. Decisivi sono stati gli anni della formazione seminaristica e degli studi teologici presso la Pontificia Facoltà Teologica di Napoli, ove ebbe educatori e docenti eccellenti, tra i quali i rettori Giovanni Bandino e Ciriaco Scanzillo, e i professori Domenico Mallardo, Vitale De Rosa, Antonio Ambrosanio, futuro Vescovo ausiliare di Napoli e poi Arcivescovo di Spoleto-Norcia, Luigi Diligenza, Arcivescovo emerito di Capua, Edoardo Davino, Vescovo emerito di Palestrina.

Desiderando perfezionare gli studi in ecclesiologia, nel 1964 fu inviato a Roma a specializzarsi in diritto canonico, in vista del futuro insegnamento nella Facoltà Teologica partenopea. Gli anni romani furono molto intensi, vissuti nel clima del Concilio Vaticano II. Si iscrisse alle Facoltà giuridiche della Pontificia Università Lateranense, presso le quali conseguì il dottorato «in utroque iure». Apprese la scienza canonistica, allievo di grandi maestri che hanno formato generazioni di ecclesiastici e laici tra i quali P. Anastasio Gutiérrez, Giacomo Violardo e Pietro Pavan - futuri Cardinali - Pio Ciprotti, Emilio Betti, Guido Gonella, Gabrio Lombardi, Andrea Bride, Zaccaria Varalta, Pietro Tocanel. Conobbe il nascente Gruppo Laico «Seguimi», istituzione di diritto pontificio presente in vari Paesi del mondo, fondata dal Padre Anastasio Gutiérrez, con la quale collaborava e di cui successivamente divenne membro.

Conclusi gli studi romani nel 1969, ritornò a Napoli dove cominciò ad insegnare diritto canonico. Dopo due anni, su proposta del Rettore Magnifico della Lateranense, Mons. Pietro Pavan, fu chiamato a ricoprire l'incarico di docente di «Diritto pubblico ecclesiastico», con l'impegno di rivedere l'impostazione ed il programma della disciplina secondo gli orientamenti conciliari. Un lavoro di studio e di ricerca che lo appassionò molto, senza trascurare l'insegnamento a Napoli e, a tempo parziale, una collaborazione alla pastorale parrocchiale nel quartiere popolare di Barra (Napoli), tra gli universitari della FUCI, e come assistente ecclesiastico della sezione napoletana dell'USMI.

Nel 1978 lasciò l'insegnamento al Laterano per fare ritorno a Napoli, chiamato dal suo Arcivescovo, il Card. Corrado Ursi, che lo nominò Rettore del Seminario Maggiore, ufficio ricoperto fino al 1987, allorché fu nominato decano della sezione S. Tommaso della Facoltà Teologica dell'Italia Meridionale, dove aveva continuato a insegnare.

Il 23 marzo 1989 Giovanni Paolo II lo eleggeva alla Chiesa titolare di Tortiboli, nominandolo Vescovo ausiliare di Napoli. Riceveva l'ordinazione episcopale il 13 maggio successivo per le mani dell'Arcivescovo, Card. Michele Giordano. Divenuto anche Vicario generale, curò la preparazione della visita pastorale di Giovanni Paolo II a Napoli (9-11 novembre 1990).

Dopo undici anni di servizio a Napoli, il 13 novembre 1999 venne trasferito alla Chiesa Suburbicaria di Albano, ove ha esercitato il ministero episcopale per cinque anni.

In seno alla Conferenza Episcopale Italiana è stato per molti anni membro della Commissione per i problemi giuridici e, da ultimo, Presidente del Comitato per gli enti e beni ecclesiastici della CEI.

Il 27 maggio 2004 Giovanni Paolo II lo ha nominato Prefetto del Supremo Tribunale della Segnatura Apostolica, promuovendolo in pari tempo alla dignità di Arcivescovo. È stato anche Presidente della Corte di Cassazione dello Stato della Città del Vaticano e Presidente della Commissione per gli Avvocati.

Il 27 giugno 2008 il Santo Padre Benedetto XVI lo ha nominato Suo Vicario Generale per la diocesi di Roma, Arciprete della Papale Arcibasilica Lateranense, Gran Cancelliere della Pontificia Università Lateranense.

Il 27 gennaio 2012 è stato nominato Amministratore Apostolico di Ostia.

Il 18 maggio 2013 Papa Francesco lo ha confermato nell’ufficio di Suo Vicario Generale per la Diocesi di Roma.

È stato Membro del Consiglio di Cardinali per lo studio dei problemi organizzativi ed economici della Santa Sede.

Ha partecipato al conclave del marzo 2013 che ha eletto Papa Francesco.

Dal 27 giugno 2008 al 26 maggio 2017 è stato Vicario Generale di Sua Santità per la diocesi di Roma e Arciprete della Basilica Papale Lateranense.  

Il 4 novembre del 2017 è stato ha nominato Legato Pontificio per le Basiliche di San Francesco e di Santa Maria degli Angeli in Assisi.

Da Benedetto XVI creato e pubblicato Cardinale nel Concistoro del 24 marzo 2006, del Titolo di San Pier Damiani ai Monti di San Paolo, Diaconia elevata pro hac vice a Titolo presbiterale (24 febbraio 2009).