Её актёрская карьера в США началась после выхода фильма «Дом на телеграфном холме» в 1951 году, в котором она играла со своим будущим мужем Ричардом Бейсхартом.
Кортезе начала сниматься в Италии в 1941 году. Её актёрская карьера в США началась после выхода фильма «Дом на телеграфном холме» в 1951 году, в котором она играла со своим будущим мужем Ричардом Бейсхартом. Они поженились в том же году, а спустя 9 лет развелись. От этого брака у Валентины остался сын — актер Стефано Патрици.
На сцене выступала в миланском Театро Пикколо, играла в постановках Джорджо Стрелера.
В кино ее снимали Жюль Дассен, Джозеф Лео Манкевич, Антониони, Феллини, Франсуа Трюффо, Джозеф Лоузи, Марио Моничелли, Стэнли Крамер, Терри Гиллиам и многие другие крупные режиссёры.
В 1950 сыграла роль княжны Таракановой в фильме «В тени орла», в 1962 — роль Элеоноры Дузе в фильме «Врач из Сан-Микеле». В 1974 году за роль в фильме «Американская ночь» она была номинирована на «Оскар» как Лучшая актриса второго
лана. В 1977 году Кортезе снялась в фильме Франко Дзеффирелли «Иисус из Назарета», где сыграла Ироидиаду.
Воробей (1993) — Игуменья
Спальня Бастера (1991) — Стефания Танненбаум
Приключения барона Мюнхаузена (1988) — Королева Ариадна
Когда кончилось время (1980) — Роуз Валдец
Иисус из Назарета (1977) — Иродиада
Суперплут (1976) — Вдова
Американская ночь (1973) — Северин
Брат Солнц
е, сестра Луна (1972) — Пика ди Бернардон
Лодка на траве (1971) — Кристина
Капризы Марии (1970)
Джульетта и духи (1965) — Валентина
Девушка, которая слишком много знала (1963) — Лаура Кравен-Торрани
Варавва (1961) — Джулия
Подруги (1955) — Нэнэ
Дом на телеграфном холме (1951) — Виктория Ковельска
Первая любовь (1941) — Нерина Реди
BAFTA 1974 — «Лучшая актриса второго плана» («Американская ночь»