Η Βαλέρια Γκολίνο είναι το δεύτερο παιδί ενός Ιταλού και μιας Ελληνίδας ζωγράφου. Μεγάλωσε στη Νάπολη της Ιταλίας μέχρι που οι γονείς της χώρισαν. Έζησε τρία χρόνια με τη μητέρα της στην Αθήνα και μετά επέστρεψε στην Ιταλία, όπου έμεινε άλλα τρία χρόνια με τον πατέρα της.
Στα 14 ξεκινά το μόντελινγκ και στα 16 της, η σκηνοθέτρια Λίνα Βερτμίλερ τής έδωσε τον πρώτο της ρόλο στην ταινία "Scherzo del destino in agguato dietro i'angolo come un brigante da strada". Αποφασίζει να εγκαταλείψει το λύκειο και την καριέρα της ως μοντέλο. Αν και δεν σπούδασε ποτέ υποκριτική η Βαλέρια το 1985 πήρε τον πρωταγωνιστικό ρόλο στην ταινία "Piiccoli fuochi"του Πίτερ Ντελ Μόντε, με τον οποίο αρραβωνιάστηκε την ίδια χρονιά, ενώ ένα χρόνο αργότερα κερδίζει το βραβείο καλύτερης ηθοποιού στο φεστιβάλ της Βενετίας για την ερμηνεία της στην ταινία "Storia d’amore".
Μετά τη συμμετοχή σε πολλές ακόμα ιταλικές παραγωγές, η Βαλέρια Γκολίνο εγκαταστάθηκε στο Λος Άντζελες κι έγινε ευρέως γνωστή με το ρόλο της Σουζάννα στην οσκαρική ταινία "Ο άνθρωπος της βροχής", στο πλευρό του Ντάστιν Χόφμαν και του Τομ Κρουζ.
Συνεχίζει με δημφιλείς ταινίες όπως το Big Top PeeWee, το Rain Man και την τεράστια επιτυχία Hot shots.
Από εκεί και έπειτα οι επιτυχίες ήταν πολλές. Έλαβε μέρος και σε κάποιες από τις πιο εμπορικές ταινίες του Χόλυγουντ, όπως "Στραβοί πιλότοι σε F -16" (1991), "Αφήνοντας το Λας Βέγκας" του Μάικ Φίγκις (1995), "Απόδραση από το Λος Άντζελες" του Τζον Κάρπεντερ (1996) και "Φρίντα" (2002), χτίζοντας μια διεθνή καριέρα.
Φέτος η ηθοποιός επέστρεψε στο 77ο Φεστιβάλ Καννών , με μια διασκευή του σπουδαίου μυθιστορήματος της Goliarda Sapienza "L’arte della gioia" ("Η τέχνη της χαράς") για την οθόνη, με πρωταγωνίστριες τις Jasmine Trinca, Tecla Insolia και Valeria Bruni-Tedeschi. Το πρώτο επεισόδιο της σειράς προβλήθηκε στο Φεστιβάλ Καννών 2024.
