Jabarkan Valencia dari Juan Mata

Pada Maret 2007, Mata bergabung dengan Valencia. Pada musim 2007—08, Mata mendapat tempat di tim utama Valencia seiring cederanya Vicente Rodríguez dan keputusan membangkucadangkan Miguel Ángel Angulo oleh pelatih Ronald Koeman saat itu. Pada 20 Maret 2008, Mata mencetak dua gol saat Valencia bertemu Barcelona pada semifinal Copa del Rey yang mengantarkan Valencia bertemu Getafe CF pada pertandingan final. Ia mencetak gol pembuka kemenangan 3–1 atas Getafe CF pada 16 April. Para penggemar Valencia memilih Mata sebagai Pemain Muda Terbaik pada musim tersebut.

Mata mencetak gol ke gawang bekas klubnya Real Madrid pada pertandingan pertama Piala Super Spanyol 2008 yang dimenangkan Valencia 3–2. Namun, Valencia kalah aggregat 5–6 setelah kalah dengan skor 2–4 pada pertandingan kedua.

Mata memulai musim 2008—09 dengan baik. Ia mencetak gol pembuka pada kemenangan Valencia 3–0 atas Real Mallorca. Ia juga mencetak gol semata wayang kemenangan Valencia atas CA Osasuna.

Mata menjadi kreator kedua gol David Villa saat kemenangan tandang 2–0 atas Málaga CF pada 25 September 2008. Tiga hari berselang, ia juga tampil cemerlang pada kemenangan kandang 4–2 atas Deportivo de La Coruña dengan mencetak sebuah gol dan menjadi kreator ketiga gol lainnya.

Mata mencetak dua gol penting yang membawa kemenangan bagi Valencia, yaitu: saat tandang ke Sporting de Gijón yang berakhir dengan skor 3–2 dan sebuah gol tendangan penalti saat menjamu Sevilla FC, yang berakhir dengan skor 3–1. Pada akhir musim, Mata membuat catatan 11 gol dan 13 umpan gol.

Pada dua musim terakhirnya bersama Valencia, Mata mencetak 17 gol dari 68 penampilan pada semua kompetisi dan berhasil membawa Valencia berada di posisi ketiga klasemen La Liga. Ia mencetak dua gol pada kemenangan kandang 5–0 atas Villarreal CF.

Pada 9 Mei 2011, jurnalis Guillem Balagué melaporkan beberapa klub dari Liga Utama Inggris tertarik untuk merekrut Mata.