Née à Pantin en Seine-Saint-Denis, Valérie Karsenti fait ses armes sur les planches, participant dès l’âge de 15 ans à un stage aux Cours Florent, puis en intégrant par la suite l’Ecole de la rue Blanche à Lyon. Bien ancrée dans la scène théâtrale française, la comédienne se fait rapidement un nom et remporte en 2003 le Molière de la révélation théâtrale pour sa prestation dans la pièce "Un petit jeu sans conséquence".

En parallèle, Valérie Karsenti obtient de petits rôles au cinéma (Combien tu m’aimes ?, LOL (Laughing Out Loud), Le Hérisson) et s’essaie au doublage en interprétant les voix françaises de la princesse Jasmine dans la série Aladin ou encore de Mulan dans le film d’animation éponyme.

Mais la quadragénaire rencontre véritablement le succès en 2009 avec la série cocasse Scènes de ménages diffusée chaque soir sur M6. Elle y joue le personnage haut en couleur de Liliane, l’épouse hystérique de José, un pseudo Géo Trouvetou qui n’en finit pas de l’enquiquiner.

Puis, le petit écran se l’arrache, si bien que l’actrice jongle avec des programmes qui surfent sur un tout autre registre. Elle endosse alors le rôle de la sombre maquerelle Hortense Gaillac dans la série Maison close, celui d’Apolline Vremier dans la série politique Les Hommes de l’ombre, puis apparaît dans les premières saisons de Résistance et Marjorie.

Devenue une icône du paf, elle se retrouve en 2014 à l'affiche de la comédie populaire A toute épreuve, où elle renoue avec son personnage d’enquiquineuse professionnelle en incarnant Christine Mollet, une mère qui va prendre les choses en main pour que son fils décroche son bac. Poursuivant dans le registre de la comédie, elle joue ensuite dans Babysitting 2, Ma famille t'adore déjà ! et Le Poulain.

Valérie Karsenti prend également part à L'Ecole buissonnière (2017) de Nicolas Vanier, un cinéaste qu'elle retrouve pour le film de potes Champagne ! en 2022.

Mais c'est sans doute du côté de la télévision qu'elle trouve ses rôles plus marquants. En témoignent son personnage de mère rongée par la culpabilité suite à la disparition de sa fille dans la mini-série La Faute. Puis, l'actrice livre là encore deux solides prestations dans les téléfilms Paris-Brest et La Fugue, montrant une fois de plus à quel point elle est aussi à l'aise dans les rôles dramatiques.