Valérie Bonneton beendete 1996 ihr Schauspielstudium an der renommierten Conservatoire national supérieur d’art dramatique in Paris. Anschließend spielte sie Theater und debütierte in der 1996 erschienenen und von Caroline Huppert inszenierten Filmkomödie "Love, etc." an der Seite von Charlotte Gainsbourg, Yvan Attal und Charles Berling. Für ihre Darstellung der " Véronique Cantara" in dem Spielfilm "Kleine wahre Lügen" wurde sie für den französischen Filmpreis César 2011 als Beste Nebendarstellerin nominiert.