Valverde fikk sitt første store gjennombrudd i tiden i Kelme. I 2003 vant han to etappeseire, og fullførte som tredjemann i sammendraget i Vuelta a España. Han vant også Majorca Challenge det samme året, og avsluttet sesongen med en sølvmedalje i landeveisrittet i VM i landeveissykling. Han syklet for laget frem til og med 2004-sesongen, men da Kelme ikke fikk lisens til ProTouren, skiftet Valverde til Illes Balears.