Valdés ha desarrollado toda su carrera futbolística en el FC Barcelona. Ingresó al club con sólo 10 años de edad en 1992, sin embargo ése mismo año, sin apenas comenzar la temporada se vio obligado a dejar el club, ya que su familia se trasladó a vivir a Tenerife. En 1995 regresó al club para jugar en diversos equipos de categorías inferiores.
Debutó con el primer equipo en la temporada 2002-2003. El 1 de septiembre de 2002 jugó su primer partido de Liga en primera división, el Barcelona se enfrentaba al Atlético de Madrid (2-2). Con tan sólo 20 años defendió la portería azulgrana un total de 14 partidos de Liga, alternando la titularidad con el argentino Bonano. También disputó 6 partidos de la Champions League. Pero ésa temporada, después de haberse ganado la titularidad, Louis van Gaal, el que le había dado la oportunidad de debutar en el primer equipo, no sólo lo relegó al banquillo sino que le obligó a volver a jugar al filial, en segunda división. Valdés lo consideró una humillación y no se presentó al partido del Barcelona B y estuvo tres días sin ir a los entrenamientos. La intermediación del entonces presidente Joan Gaspart, evitó su marcha del club. El sucesor de Van Gaal, Radomir Antic, volvió a confiar la titularidad a Valdés.
La temporada 2004-2005, ya con el 1 en la camiseta, fue la de su consagración definitiva. Jugó como titular en 35 de los 38 partidos de Liga disputados, encajando tan sólo 25 goles. Fue uno de los jugadores decisivos para que el FC Barcelona se proclamase campeón de la Liga española, su primer título como profesional. Además, recibió el Trofeo Zamora al portero menos batido de la Liga.
En la temporada 2005-2006, Víctor continuó siendo el guardameta titular del equipo, y volvió a proclamarse campeón de Liga. Pese a ello, Valdés fue objeto de debate por algunas de sus actuaciones, en las que errores puntuales del portero hicieron perder puntos al Barcelona. Cabe destacar que la posición de portero en el Barça ha sido históricamente un puesto de gran exigencia, en el que porteros de supuesta calidad han perdido su puesto debido a la presión mediática y de la grada y a errores que condenan al equipo.
El 17 de mayo de 2006, el FC Barcelona jugó en París la final de la Champions League frente al Arsenal inglés. El guardameta catalán fue protagonista en diversas jugadas de peligro por parte del Arsenal, pudiendo evitar varios goles, sólo pudieron batirle con un gol de cabeza. Finalmente, el Barcelona conseguiría remontar el partido y hacerse con su segunda "orejona".
Es el portero titular del conjunto azulgrana y tercer capitán, por detrás de Carles Puyol y Xavi Hernández.
El 8 de noviembre de 2008 frente al Real Valladolid alcanzó su partido 200 con el FC Barcelona, siendo el portero más joven de la historia del equipo azulgrana en conseguirlo.
La temporada 2008-2009 Valdés junto a su equipo, el FC Barcelona, lograron conquistar el triplete por primera vez en la historia de España, ganando la Copa del Rey, la Liga y la Champions. Además, Valdés, gracias a su excelente campaña, termina la Liga siendo el portero menos batido y se le otorgó por segunda vez el Trofeo Zamora. Al año siguiente el equipo repitió Liga y Valdés Trofeo Zamora, el tercero.
El 1 de noviembre de 2011 Valdés bate un record que llevaba 38 años vigente: el de minutos seguidos sin encajar un gol en la portería del FC Barcelona (que ostentaba Miguel Reina. Fue en Champions League ante el Viktoria Pilsen (0-4).
El 12 de mayo de 2012, al finalizar el último partido de Liga ante el Betis, se proclama campeón del Trofeo Zamora al portero menos goleador por 4º año consecutivo, 5º año en total, lo que le otorga el Trofeo Zamora de Oro. En la historia hasta el momento solo se le había concedido a Ramallets.
Debutó con la Roja en Austria, el 3 de junio de 2010, en un partido de preparación para el Mundial de Sudáfrica. Sustituyó en la segunda parte a Reina en la victoria de España ante Corea del Sur por 1-0.
En dicho Mundial, Valdés se proclamó campeón del mundo con España, a pesar de no disputar ni un solo minuto.
Sucedió exactamente lo mismo dos años después, en la Eurocopa de Polonia y Ucrania de 2012: pese a no disputar ningún minuto, se proclamó campeón de la Eurocopa, el único título que le faltaba en su palmarés.
