Sebbene nata in Francia, Valérie Mairesse ha trascorso la sua infanzia in Marocco, a Casablanca, passando buona parte del suo tempo presso il cineclub gestito dal padre. Grazie a lui, al suo arrivo a Parigi nel 1973 è già certa di voler diventare attrice di commedia. Poco tempo dopo viene inserita nella troupe dello Splendid e si incarica in un primo momento della regia dello spettacolo Je vais craquer, per prendere poi una parte in Ma tête est malade. Il cinema lei offre il suo primo ruolo importante nel 1977, nel film di Agnès Varda L'une chante, l'autre pas. Ma sarà la parte propostale da Claude Zidi nel 1983 che la lancerà nel mondo delle star con il film Banzai. Il film - che vede Coluche come partner - è un enorme successo in sala, un trampolino di lancio straordinario per la giovane attrice. Ne segue quindi la partecipazione ad altri grandi successi quali L’ombrello bulgaro con Pierre Richard, Un crime au paradis di Jean Becker, Chacun sa nuit di Pascal Arnold (insieme a Jean-Marc Barr). Valérie Mairesse ha inoltre participato alla trasmissione giornaliera On a tout essayé, diretta da Laurent Ruquier.