Valeria Sarmiento a d'abord fait des études de philosophie puis de cinéma au Chili avant de tourner un premier film documentaire en 1972 Un sueño como de colores. Le coup d'état du général Pinochet en 1973 l'oblige à quitter son pays pour s'installer en France.

Chef monteuse pour différents cinéastes (dont son époux Raoul Ruiz), elle continue à réaliser documentaires et courts-métrages. Elle tourne son premier long Notre mariage en 1984 et obtient le Grand Prix du Festival de San Sebastian. Son film suivant Amelia Lopez O'Neil est même en compétition officielle à Berlin en 1991. Elle a tourné depuis trois films dont Elle (1994) et Rosa la Chine (2002) dans lesquels ses réflexions sur le couple et les drames qui peuvent en découler continuent à nourrir le récit.