Même si elle est née en France, Valérie Mairesse a passé une grande partie de son enfance au Maroc, à Casablanca. La plupart du temps, elle était au ciné-club que tenait son père. Grâce à lui, elle sait, à son arrivée à Paris en 1973, qu'elle veut devenir comédienne. Peu de temps après, elle est engagée dans la troupe du Splendid et assure la régie, dans un premier temps, de la pièce Je vais craquer avant de tenir un rôle dans Ma tête est malade. Le cinéma lui offre son premier grand rôle en 1977 dans un film d'Agnès Varda, L' une chante, l'autre pas. C'est le rôle que lui offre Claude Zidi en 1983 qui va la propulser au rang de star avec Banzaï. Ce film qu'elle partage avec Coluche est un énorme succès en salle, un tremplin extraordinaire pour la jeune femme. On la retrouve donc sans surprise dans des gros succès comme entre autres Le coup du parapluie avec Pierre Richard, Un crime au paradis de Jean Becker, Chacun sa nuit de Pascal Arnold où elle partage l'affiche avec Jean-Marc Barr. Valérie Mairesse a aussi participé à l'émission quotidienne On a tout essayé, dirigée par Laurent Ruquier.