Antes de empezar a trabajar en el cine, Valérie Donzelli estudió arquitectura, pero la abandonó rápidamente. Comenzó a hacer teatro en el conservatorio municipal del distrito 10 de París, y para ganarse la vida, trabajaba en una panadería. En ese momento conoció a Jérémie Elkaïm, quien se convirtió en su pareja, tanto en la vida como en el trabajo, y quien la animó a dejar el conservatorio y su trabajo en la panadería para convertirse en actriz. Alcanzó un gran éxito entre el público francés gracias al programa de televisión francés Clara Sheller (2005). También ganó buen alcance con su primera película, La Reine des Pommes (2009). Ha dirigido cinco largometrajes y dos cortometrajes desde 2008, incluida la película Declaración de guerra (2011). Donzelli presenta en la sección Cannes Premiere la película dramática Just The Two of Us, una historia basada en la novela homónima de Éric Reinhardt.