Valenzuela speelde het grootste gedeelte van zijn carrière in zijn vaderland Chili. Met Universidad Católica won hij tweemaal de Copa Chile (1983) en één landskampioenschap (1984).
Valenzuela speelde 46 officiële interlands voor Chili in de periode 1979-1988. Hij maakte zijn debuut op 18 juli1979 in een vriendschappelijke interland tegen Uruguay (2-1 nederlaag), en nam met Chili onder meer deel aan de WK-eindronde in 1982, en twee edities van de Copa América: 1979 en 1983.