Valérie Benguigui prend des cours de théâtre au Cours Florent ainsi qu'à l'école du théâtre national de Chaillot et décroche son premier rôle sur grand écran en 1986, dans On a volé Charlie Spencer !, de et avec Francis Huster. Entre 1992 et 1997, l'actrice joue dans plusieurs courts métrages tels que Si vous dites à un Français... d'Alban Guitteny ou encore I got a woman, première réalisation d'Yvan Attal.

En 1997, Valérie Benguigui tourne dans le très remarqué La Vérité si je mens de Thomas Gilou. Ce film fait décoller sa carrière, et bien que cantonnée à des seconds rôles, elle tourne dès lors aux côtés de poids lourds du cinéma français comme dans Droit dans le mur de Pierre Richard où elle joue aux côtés de Daniel Prévost et Darry Cowl. Dès 1999, l'actrice tourne dans des succès populaires tels que Mon pere, ma mere, mes freres et mes soeurs... de Charlotte De Turckheim, Jet Set de Fabien Onteniente en 2000 ou encore Rire et châtiment d'Isabelle Doval en 2003.

Parallèlement Valérie Benguigui se produit au théâtre et met en scène plusieurs spectacles de Valérie Lemercier. Côté télévision, elle tient un rôle récurrent de 2000 à 2005, dans la série télévisée Avocats & Associés. Adepte des comédies, elle tourne en 2004 dans Le Role de sa Vie de François Favrat où elle partage l'affiche avec Agnès Jaoui et Karin Viard, avant de rejoindre le tournage du Grand rôle de Steve Suissa. Des titres qui semblent lui porter chance, puisqu'en 2006, elle tient l'un des rôles principaux, avec Michèle Laroque et Aure Atika, dans la comédie féminine Comme t'y es belle ! de Lisa Azuelos.

En 2007, la comédienne est en tête d'affiche de Pur week-end d'Olivier Doran, où elle donne la réplique à Kad Merad et Bruno Solo. Après son week-end peu reposant, Valérie Benguigui part en vacances avec Elodie Bouchez dans Je déteste les enfants des autres ! d'Anne Fassio. De retour à Paris elle incarne la femme de Denis Podalydès dans La Vie d'artiste de Marc Fitoussi avant de retrouver sa complice Emmanuelle Devos (avec qui elle a déjà joué dans On a volé Charlie Spencer !) sur le tournage du premier film réalisé et écrit par Idit Cebula, Deux vies plus une.

Valérie Benguigui, très à l'aise avec le registre comique, le prouve une nouvelle fois avec Baby Blues, de Diane Bertrand, dans lequel elle incarne une psy névrotique. Mais également avec Safari d'Olivier Baroux, où elle se retrouve, bien malgré elle, embarquée dans une épopée qui tourne mal. L'occasion pour l'actrice de retrouver Kad Merad deux ans après leur première collaboration.

Appliquée à ne pas s'enfermer dans un genre trop restrictif, ses rôles suivants lui permettent de montrer l'étendue de son registre et elle alterne entre une première réalisation (d' Axelle Ropert et sa Famille Wolberg) où l'analyse sociale rejoint l'humour ; le genre dramatique teinté de policier avec la Tête de Turc de Pascal Elbé, et toujours la comédie, légère, pour des retrouvailles avec Kad Merad dans en 2010.

En février 2013, elle décroche le César de la meilleure actrice dans un second rôle pour Le Prénom, film pour lequel Guillaume de Tonquédec décroche également le César du meilleur second rôle. Au printemps, elle tourne dans Fiston  aux côtés de Franck Dubosc et Kev Adams. Elle est emportée par un cancer le 2 septembre 2013 à Paris à l'âge de 52 ans.