Valérie Karsenti fait ses débuts en 1986 dans le film On a volé Charlie Spencer ! de Francis Huster. Elle participe en 2005 aux côtés de Monica Bellucci à Combien tu m'aimes ? de Bertrand Blier. Si on a pu la voir au cinéma et à la télévision, notamment sous la direction de C. Brabant, M. Bertin et M. Lang, c'est le théâtre qui lui a offert jusqu'ici ses plus beaux rôles.
Elle est la Colombe d'Anouilh à la Comédie des Champs-Elysées, elle est l'une des héroïnes d'Accalmie passagères, de Xavier Daugreilh (Molière du meilleur spectacle comique 1998), et, elle a reçoit le Molière de la révélation théâtrale pour son interprétation d'Un petit jeu sans conséquence au Théâtre La Bruyère.
