2000 nyarán aláírt a spanyol Valenciához, amely 6,25 millió fontot fizetett érte és amelynek színeiben 275 tétmérkőzésen lépett pályára hét év alatt. 2000. szeptember 24-én mutatkozott be új csapatában a Numancia elleni 3-0-s győzelem alkalmával. Hamarosan alapember lett, honfitársával, Mauricio Pellegrino mellett a védelem tengelyében. Az általuk vezetett Valencia bejutott a 2001-es Bajnokok Ligája döntőbe, de ott büntetőkkel vereséget szenvedtek a német Bayern München ellen. Ayalát választották a sorozat legjobb védőjének. A következő szezonban a Valencia megnyerte a spanyol bajnokság 2001–2002-es kiírását. Sikerüket megismételték a 2003–2004-es szezon végén, valamint megnyerték az UEFA-kupát, amelynek döntőjében az Olympique de Marseille csapatát győzték le 2 – 0-ra.