Valeria Golino nació en Nápoles, Italia, pero tiene ascendencia de distintas nacionalidades ya que su padre era italiano y su madre griega de origen egipcio-francés.

La actriz creció entre Atenas y Nápoles, en un ambiente artístico. Su padre era un experto germanista, su madre, pintora y su hermano es músico. Es sobrina del periodista de L'Espresso Enzo Golino.

Golino habla italiano, inglés, francés y griego. Ha sido pareja del director Peter Del Monte y de los actores Benicio del Toro, Fabrizio Bentivoglio y Andrea Di Stefano. Desde la primavera de 2006 y hasta 2016 tuvo una relación con el sex-symbol italiano Riccardo Scamarcio.

Golino comenzó a trabajar como modelo en Atenas. Su primer papel, en la película Pequeños fuegos, lo consiguió en 1985. Un año después ganó el Premio a la "Mejor actriz" en el Festival de Cine de Venecia por Storia d'amore.^[3]​

Su primer trabajo en Hollywood fue en la película Big Top Pee-wee en 1988. En Rain Man interpretó a Susanna, la novia del personaje de Tom Cruise, en The King's Whore fue la amante del personaje de Timothy Dalton y en Hot Shots! compartió reparto con Charlie Sheen.

En 2018 recibió el Premio Ciudad de Sevilla en la XV edición del Festival de Sevilla de cine europeo.^[4]​

• Scherzo del destino en agguato dietro l'angolo come un Brigante da strada (1983)
• Sotto... Sotto ... sotto (1984) - cameo
• Blind Date (1984) - Chica en Bikini
• Piccoli fuochi (1985) – Mara
• Storia d'amore (1986) - Bruna Assecondati
• Detective School Dropouts (1986) - Caterina
• Figlio mio infinitamente caro (1987) - Francesca
• Dernier été à Tanger (1987) - Claudia Marchetti
• Gli occhiali d'oro (1987) - Nora Treves
• Paura e amore (1988) – Sandra Parini
• Big Top Pee-wee (1988) - Gina Piccolapupula
• Rain Man (1988) – Susanna
• Torrents of Spring (1989) - Gemma Rosselli
• Traces of an Amorous Life (1990)
• The King's Whore (1990) - Jeanne de Luynes
• Hot Shots! (1991) - Ramada Thompson
• The Indian Runner (1991) - Maria
• Year of the Gun (1991) - Lia
• Puerto Escondido (1992) - Anita
• Fallen Angels (serie de televisión, episodio "Red Wind") (1993) - Eugenie Kolchenko
• Hot Shots! Part Deux (1993) - Ramada Rodham Hayman
• Clean Slate (1994) - Sarah Novak/Beth Holly
• Come due coccodrilli (1994) - Marta
• Immortal Beloved (1994) - Giulietta Guicciardi
• Submission (cortometraje, 1995)
• Leaving Las Vegas (1995) - Terri
• Four Rooms (1995) - Athena
• Il fratello minore (cortometraje, 1996)
• Danza della fata confetto (cortometraje) (1996) - Secretaria
• Escoriandoli (1996) - Ida
• Escape from L.A. (1996) - Taslima
• I Sfagi tou kokora (1996)
• An Occasional Hell (1996) - Elizabeth Laughton
• Le Acrobate (1997) - Maria
• Alexandria Hotel (1998) - Justine
• L'Albero delle Pere (1998) - Silvia
• Side Streets (1998) - Sylvie Otti
• Spanish Judges (1999) - Jamie
• La vita che verrà (miniserie de televisión, 1999) - Nunzia
• Harem Suaré (1999) - Anita
• Tipota (cortometraje, 1999) - Actriz
• To Tama (2000)
• Things You Can Tell Just by Looking at Her (2000) - Lilly
• Ivansxtc (2000) - Constanza Vero
• Controvento (2000) - Nina
• Hotel (2001) - Actriz italiana
• L'Inverno (2002) - Anna
• Respiro (2002) - Grazia
• Frida (2002) - Guadalupe Marín
• Julius Caesar (telefilme, 2002) - Calpurnia
• Take Me Away (2003) - Luciana
• San Antonio (2004) - La mujer italiana
• Vivo (2004) - Elisa
• 36 Quai des Orfèvres (2004) - Camille Vrinks
• Mario de la Guerra (2005) - Julia
• Texas (2005) - María
• Olé! (2005) - Carmen Holgado
• Il Sole Nero (2006) - Agata
• Ma place au soleil (2006)
• Actrices (2006)
• La ragazza del lago (2006) - Chiara
• A Casa Nostra (2006) - Rita
• Lascia perdere Johnny (2007)
• Caos calmo (2008)
• Ca$h (2008)
• La Fabbrica dei Tedeschi (2008)
• Giulia non esce la sera (2009)
• Les Beaux gosses (2009)
• L'amore buio (2009)
• Come il vento (2013) - Armida
• El capital humano (2013) - Roberta
• Jacky in Women's Kingdom (2014)
• El color oculto de las cosas (2017)
• 5 è il numero perfetto (2019) - Rita
• Retrato de una mujer en llamas (2019)
• The Morning Show (2021-¿?) - Paola Lambruschini
• El juego bonito (2024) - Gabriella^[5]​

• Miele (2013)

Festival Internacional de Cine de Cannes

Festival Internacional de Cine de Venecia

• Valeria Golino en Internet Movie Database (en inglés).
• Valeria Golino en Filmreference (en inglés)