Nacido en Santiago en 1958, y pese a tener militancia comunista, Valenzuela Levi vivió su infancia en Estados Unidos, hasta donde se había trasladado junto a su madre, la geóloga Beatriz Levi.

Luego del golpe militar de 1973, su familia nuevamente debió salir al extranjero.

Valenzuela Levi aceptó y junto a otros jóvenes exiliados chilenos en Europa, se trasladó hasta la ciudad de Sofía donde estudiaron el idioma búlgaro y otras asignaturas en el Instituto para estudiantes extranjeros Gamal Abdel Nasser de Sofia (ИЧС).

Luego de una vertiginosa carrera, en mayo de 1986 el FPMR le asignó la misión más importante que hasta ese momento emprendía la organización; comandar el atentado contra Augusto Pinochet, en la llamada Operación Siglo XX.

Valenzuela Levi aceptó la tarea, asumiendo el hecho de morir si fuese necesario, y debiendo transmitir a sus subordinados la misma disposición.

En la investigación judicial por estos hechos se concluyó que Valenzuela Levi, había sido detectado desde hacia varios días por funcionarios de la CNI, quienes lo conocían bajo el apodo de “Rapa Nui” pues habían ubicado su domicilio en una calle con ese nombre.

En Cuba, contrajo matrimonio con la médico militar chilena Avelina Cisternas, con quien tuvo un hijo, Lautaro Valenzuela.