Actriz y directora italiana nacida en Turín. Hermana de la modelo Carla Bruni, nacieron en una familia rica de Turín, que tuvo que trasladarse a París, cuando Valeria tenía nueve año), debido a la grave situación de la Italia de los 70, por la oleada terrorista de las Brigadas Rojas. Estudió teatro en Nanterre en la Ecole des Amandiers, donde daba clase el cineasta Patrice Chéreau, que la hizo debutar en el cine en su película Hotel de France en 1987. Ha participado en numerosas producciones tanto en Italia como en Francia. En 1993, actuó en la película Les Gens normaux n'ont rien d'exceptionnel, de Laurence Ferreira Barbosa, que tuvo un gran éxito de público en Francia y con la que ganó el premio César a la mejor actriz revelación y el premio a la mejor interpretación femenina del Festival de cine de Locarno. En Italia ganó en 1996 en Premio David de Donatello por La seconda volta, repitiendo el mismo galardón en 1998 por la película La parola amore esiste, ambas dirigidas por Mimmo Calopresti. A partir de 2000, centra su carrera principalmente en Francia. Es de destacar su participación en la película 5 X 2 de François Ozon, donde interpreta cinco episodios de una historia de amor ambientada en diferentes etapas de la vida de una pareja. También participó en Múnich, de Steven Spielberg. En 2003, debutó como directora con la película Es más fácil para un camello..., de tintes claramente autobiográficos, que ganó el premio Louis-Delluc a la mejor opera prima, así como premios en el Festival de Tribeca.