30 июня 2009 года Валенсия подписал четырёхлетний контракт с «Манчестер Юнайтед». Сумма трансфера не разглашается, однако, по некоторым сведениям, она составила около £16 млн. Первый официальный матч в составе Юнайтед Валенсия провёл 9 августа 2009 года в матче Суперкубка Англии выйдя на замену на 62-й минуте. Первый гол в официальных матчах забил в матче английской Премьер-лиги против «Болтона» 17 октября 2009 года. Валенсия открыл счёт забитым голам в Лиге чемпионов в победном матче против ЦСКА в «Лужниках» 21 октября 2009 года, который закончился со счётом 1:0. Валенсия был признан «игроком матча» в завершившемся победой «Юнайтед» финале Кубка Футбольной лиги 2010.