Parallèlement à l'élection du Conseil d'État se déroulait le 7 mars 2021 celle du Grand Conseil valaisan. Le système électoral à la biproportionnelle, utilisé pour la première fois en 2017, était reconduit cette année, avec cependant une modification. En effet, les député.e.s et les député.e.s-suppléant.e.s étaient élu.e.s séparément lors de ce scrutin. Les candidates et candidats à la députation et celles et ceux à la suppléance figuraient ainsi sur des bulletins de vote distincts. Sur les 130 fauteuils du parlement, 97 étaient destinés au Valais romand, un de plus que lors de la législature précédente, en raison de l'évolution démographique. Les 33 sièges restants revenaient au Haut-Valais. 301 candidates et candidats étaient inscrit.e.s pour une place au Grand Conseil – 205 dans la partie romande du canton et 96 dans la partie alémanique – alors que 278 personnes étaient en lice pour la suppléance. Les femmes comptaient pour 36 pour cent des candidatures, ce qui constituait un record pour un canton dont le Parlement, avec seulement 19 pour cent de députées, était lors de la précédente législature l'un des plus masculins de Suisse. Afin de favoriser l'accès au législatif à des groupes sociaux encore minoritaires, la constituante table par ailleurs sur une modification du mode d'organisation du Parlement à l'avenir. Alors que les élu.e.s se retrouvent actuellement six fois par an pour des sessions d'une semaine, le projet prévoit de passer à un jour par semaine maximum. Cela équivaudrait ainsi pour les parlementaires à un pensum de 20 pour cent et offrirait la possibilité d'une meilleure représentation des femmes et de certains corps de métier, tels que les employé.e.s, souvent en minorité par rapport aux indépendant.e.s. Les médias n'ont accordé qu'une attention relative à l'élection au Grand Conseil, les projecteurs étant avant tout braqués sur le gouvernement. Le journal Le Temps a néanmoins consacré un article au scrutin, en analysant les réponses des candidates et candidats aux questionnaires Smartvote. Il relevait ainsi que les candidates féminines étaient plus progressistes que leurs homologues masculins, en particulier dans les partis de droite. Les femmes UDC sont notamment plus sensibles aux questions écologistes, alors que du côté démocrate-chrétien, ce sont les questions d'égalité salariale et de lutte contre le harcèlement qui retiennent plus l'attention des femmes que des hommes. En général, les candidates sont également plus favorables au droit de vote des étrangers au niveau communal que les candidats, selon le Temps. La cheffe de l'office cantonal de l'égalité et de la famille Isabelle Darbellay faisait ainsi remarquer que la hausse des candidatures féminines pourrait mener à un Parlement plus progressiste si elle se transcrit dans les urnes par une augmentation du nombre d'élues.
S'agissant des listes, le PS et les Vert-e-s se lançaient ensemble dans les districts du Haut-Valais. Les écologistes faisaient en revanche cavalier seul dans les districts du Valais romand, où les socialistes se sont alliés avec d'autres formations de gauche, à savoir la Gauche Citoyenne dans les districts de Sion, Sierre, Hérens, Conthey, Saint-Maurice et Monthey, accompagnés encore par Entremont Autrement à Martigny et Entremont. De l'autre côté de l'échiquier politique, l'UDC était également présent dans tout le canton (liste SVPO dans le Haut-Valais et UDC dans le Valais romand). Le parti vert'libéral déposait une liste sous son propre nom dans le district de Sion, et s'alliait avec le parti chrétien-social haut-valaisan (CSPO) dans les districts de Conches, Rarogne oriental et Brigue. Le CSPO partait seul au front dans les autres districts du Haut-Valais. Les libéraux-radicaux étaient présents dans tout le Valais romand, mais seulement à Viège dans le Haut-Valais, alors que le PDC, historiquement fort en Valais, avait évidemment déposé des listes dans les treize districts. Pour terminer, le rassemblement citoyen valaisan (RCV) était en lice uniquement dans le district de Sion.
Pour l'élection à la députation, la participation s'est montée à 59.5 pour cent – 58.4 pour cent pour la suppléance. Comme pour le gouvernement, où le parti a perdu sa majorité, le scrutin s'est soldé par une déception pour le PDC. Le groupe qu'il forme avec les chrétiens-sociaux du haut du canton passe de 55 à 48 sièges. Ainsi, son érosion se poursuit, alors que la fraction était représentée par 75 élu.e.s en 2001 et possédait la majorité absolue jusqu'en 2013. En progression constante depuis 2001, l'UDC connaissait un coup d'arrêt avec la perte d'un siège, passant de 23 à 22. À l'inverse, le PLR gagnait un mandat pour arriver à 27 sièges, grâce à l'élection d'un candidat dans le Haut-Valais, où il n'avait plus de représentant depuis plusieurs législatures. Les gagnant.e.s de l'élection se situaient à gauche. Le PS, avec deux sièges supplémentaires (20 mandats) mais surtout les Vert-e-s, qui passaient de 8 à 13 représentant.e.s, réalisaient d'excellents résultats dans tout le canton. Les écologistes avaient fait leur entrée au Parlement en 2013 avec deux députés et disposaient lors de la dernière législature pour la première fois de leur propre fraction, leur donnant de la visibilité, ce qui explique selon leur président Jean-Pascal Fournier une partie de leur succès.
L'autre fait marquant de cette élection résidait dans la représentation féminine, qui faisait un bond spectaculaire en passant de 19.2 à 34.6 pour cent. Les femmes occuperont ainsi 45 des 130 sièges du Grand Conseil lors de la nouvelle législature, des chiffres appelés à évoluer au gré des suppléances. Cette progression est néanmoins à mettre en perspective avec l'élection du Conseil d'État, composé dorénavant uniquement d'hommes.