Valérie Dréville se forme au Théâtre national de Chaillot (avec Antoine Vitez, Yannis Kokkos, Aurélien Recoing, Georges Aperghis) et au Conservatoire national supérieur d'art dramatique de Paris (avec Viviane Théophilides, Claude Régy, Gérard Desarthe, Daniel Mesguich). Sa carrière au théâtre est marquée par sa rencontre avec Antoine Vitez, son professeur à Chaillot, qui la dirigera dans Électre, Le Soulier de satin, La Célestine, La Vie de Galilée (Comédie-Française). Elle entre à la Comédie–Française en 1988 qu'elle quittera en 1993. Elle y joue notamment Iphigénie de Racine sous la direction de Yannis Kokkos.  Elle joue aussi sous la direction de Claude Régy dans Le Criminel de Leslie Kaplan, La Terrible Voix de Satan de Gregory Motton, Quelqu’un va venir de Jon Fosse, Des couteaux dans les poules de David Harrower, Variations sur la mort de Jon Fosse, Comme un chant de David, traduction des psaumes de Henri Meschonnic, La Mort de Tintagiles de Maurice Maeterlinck. Au cinéma, elle a notamment tenu des rôles importants dans La Sentinelle, réalisé par Arnaud Desplechin, et La Maladie de Sachs, réalisé par Michel Deville. Elle a également joué Phèdre de Racine sous la direction de Luc Bondy à l'Odéon-Théâtre de l'Europe. Depuis quelques années, elle se rend régulièrement en Russie pour travailler avec Anatoli Vassiliev et sa troupe. Médée-Matériau de Heiner Müller a été créé en 2001 à Moscou, et tourne depuis dans le monde entier (Paris, Avignon, Rennes, Espagne, Italie, Grèce, Pays-Bas...). En 2018, elle joue dans Le Récit d'un homme inconnu d'après la nouvelle de Tchekhov, toujours mis en scène par Anatoli Vassiliev avec Sava Lolov, Stanislas Nordey et Romane Rassendren. Elle est artiste associée au Théâtre national de Strasbourg. Elle vient de jouer Les Possédés sous la direction de Sylvain Creuzevault, et Liberté à Brême sous la direction de Cédric Gourmelon. Elle prépare un spectacle avec Jérôme Bel.