Vallejo ha iniziato a dipingere all'età di tredici anni e ha avuto il suo primo lavoro di illustrazione all'età di sedici anni.
Dopo essere emigrato negli Stati Uniti nel 1964, ha rapidamente raccolto un seguito di fan dalle sue illustrazioni di Tarzan, Conan il Barbaro, Doc Savage e vari altri personaggi fantasy (spesso realizzati per opere di narrativa tascabili con i personaggi).
Ciò ha portato a commissioni per l'illustrazione di poster di film, illustrazioni pubblicitarie ed opere d'arte per vari oggetti da collezione, tra cui l'armamentario di Franklin Mint, figurine e sculture
. Insieme a Bell, Vallejo presenta le sue opere in un calendario annuale e in vari libri.
Il lavoro di Vallejo è spesso paragonato al lavoro di Frank Frazetta, non solo perché è stilisticamente simile, ma anche perché Frazetta dipinse copertine per tascabili di alcuni degli stessi personaggi.