1964 : le 16 novembre, elle naît à Turin en Italie. Fille d'Alberto Bruni Tedeschi, un riche industriel et compositeur de musique classique et d'opéra Turinois italien et de Marisa Borini, actrice et pianiste concertiste italienne.
1973 : elle a 9 ans lorsque sa famille quitte l'Italie pour s'installer en France par peur des enlèvements par les Brigades rouges.
Après une scolarité au Lycée Italien Leonardo da Vinci, elle suit des cours de théâtre à l'atelier Jean Darel, les cours de Blanche Salant au Centre Américain et après une année d'hypokhâgne, elle suit des cours de théâtre à l'École des Amandiers de Nanterre, avec pour professeurs Pierre Romans et Patrice Chéreau et avec pour camarades de promotion, Agnès Jaoui, Vincent Pérez,
Marianne Denicourt, Bernard Nissille...
1983 : elle débute à l'âge de 19 ans la fois à la télévision et au théâtre avec Paolino, la juste cause et la bonne raison inspiré d'une composition musicale de son père, adapté pour la télévision par le réalisateur François Reichenbach et au théâtre avec la pièce Platonov d'Anton Tchekhov mise en scène par Patrice Chéreau.
1986 : elle a 22 ans lorsque elle apparaît pour la première fois au cinéma dans Paulette, la pauvre petite milliardaire de Claude Confortès.
1987 : Patrice Chéreau, qui reste son mentor, lui offre son premier vrai rôle dans son film Hôtel de France tourné avec les élèves acteurs de l'École des amandiers.
1993 : elle accède à la célébrité médiatique grâce au film Les gens normaux n'ont rien d'exceptionnel, de la jeune réalisatrice
Laurence Ferreira Barbosa, pour lequel elle est récompensée par le César du meilleur espoir féminin (1994).
1997 : c'est en co-écrivant les dialogues du film Mots d'amour avec son compagnon Mimmo Calopresti qu'elle prend goût à l'écriture de scénario et écrit, réalise et joue son propre rôle en 2002 dans son film inspiré de sa vie personnelle,
Il est plus facile pour un chameau..., qui lui vaut le prix Louis-Delluc du premier film 2003.
Elle enchaîne de nombreux films de cinéma et de télévision, ainsi que des pièces de théâtre, entre la France et l'Italie. Valeria est une des actrices les plus demandées du cinéma français, souvent dans des rôles de personnages fragiles, tourmentés pleins de charme et qui parlent à voix basse.