นายแพทย์วัลลภ ไทยเหนือ เกิดเมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2488 ที่กรุงเทพมหานคร เป็นบุตรของนายแพทย์มะลิ ไทยเหนือ อดีตรองปลัดกระทรวงสาธารณสุข

นายแพทย์วัลลภ สมรสกับนางพวงทอง ไทยเหนือ มีบุตร 2 คน คือ นายวรพล ไทยเหนือ และนางสาววรพธู ไทยเหนือ

นายแพทย์วัลลภ สำเร็จการศึกษาแพทยศาสตร์บัณฑิต คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล เมื่อปี พ.ศ. 2512 วุฒิบัตรผู้เชี่ยวชาญด้านสูติ - นรีเวช จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปสกินส์ สหรัฐอเมริกา พ.ศ. 2518 และปริญญาโท ทางสาธารณสุข จากเดียวกัน ในปี พ.ศ. 2519 ต่อมาในปี พ.ศ. 2545 ได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ ทางสาธารณสุข มหาวิทยาลัยมหิดล