Валери Боннетон родилась 5 апреля 1970 года в городе Сомен, Франция. В шестнадцатилетнем возрасте она жила в французской коммуне Аниш, где окончила колледж. После этого Валери училась актерскому мастерству в актерской школе «Cours Florent», а затем - в Высшей национальной консерватории драматического искусства в Париже, которую окончила в 26 лет.
Начинала свою карьеру в театре, где познакомилась со своим будущим мужем Франсуа Клюзе. В 1995 году дебютировав в кино. После этого была череда небольших и эпизодических ролей. Популярность актрисе принесла одна из главных ролей в телесериале «Что такое хорошо, что такое плохо», который вышел в 2007 году. После участия в этом проекте актрису стали приглашать на роли в большое кино.
В 2010 году актриса сыграла Веронику Кантария в фильме Гийома Кане «Маленькие секреты», где снималась вместе со своим мужем и французской актрисой Марион Котияр. В 2011 году за работу в этом фильме Боннетон был номинирован на премию «Сезар» в категории за «лучшую женскую роль второго плана». В 2011 году сыграла ключевую роль в фильме «Первая любовь».
В 2013 году Валери Боннетон исполнила главную роль в приключенческой комедии режиссера Александра Коффре «Вулкан страстей». В том же году актриса появилась на экране в ленте «Любовь в квадрате», а через год снялась сразу в нескольких французских комедиях, среди которых «Наверное», «Любовь от всех болезней» и «Джеки в царстве женщин».
Затем в копилку актрисы добавились следующие фильмы: «Ни минуты покоя», «Никогда в жизни», «Отличный обмен», «Евреи», «От семьи не убежишь. К тому же за ее плечами остались несколько популярных французских сериалов: «Камера-кафе», «Винера и Аполлон», «Новеллы Ги де Мопассана», «Романист Мартен».
В января 2016 года Валери Боннетон была награждена французским орденом Искусств и литературы, став его кавалером.