Valentina Vargas comenzó su carrera en el arte dramático dentro del Taller de Tania Balachova en París y más tarde en la Escuela Yves Pignot en Los Ángeles.

A lo largo de los años, Vargas también trabajó con Samuel Fuller en Calle sin retorno (Street of No Return), con Miguel Littín en Los náufragos y Alfredo Arias en Fuegos.

Apareció junto a Jan-Michael Vincent en Dirty Games, con Malcolm McDowell y Michael Ironside en Cruz sureña (Southern Cross), y con James Remar en la película alemana The Tigress.

Inicialmente participó en una versión de la miniserie franco-anglo-canadiense para TV llamada Les Liaisons dangereuses, dirigida por Josée Dayan, protagonizando esta producción con Catherine Deneuve, Rupert Everett, Leelee Sobieski y Nastassja Kinski.

Más adelante trabajó en proyectos como Ilusiones ópticas, del director Cristián Jiménez, actuando junto a Paola Lattus y Eduardo Paxeco; El rostro del asesino (Faces in the Crowd), dirigida por Julien Magnat, protagonizada junto a Milla Jovovich y Julian McMahon; y La noche de enfrente (Night Across the Street), dirigida por Raul Ruíz, y compartiendo papel con el actor Christian Vadim.