1966-1967 inledde hon sin tv-karriär som ”The Resident Dream Girl” i The Dream Girl of 1967 och ersatte Beverly Adams i den första vardagssändningen med Dick Stewart och Wink Martindale som värdar, och under samma tid medverkade hon i en annan Chuck Barris-show, The Dating Game.
Valentine med Lloyd Haynes i Room 222 (1970)
1969 fick Valentine sin genombrottsroll som nybliven lärare i ABC:s tv-serie Room 222 med Lloyd Haynes, Denise Nicholas och Michael Constantine. Hon upptäcktes av Gene Reynolds, regissören för Room 222, som såg hennes läppsynkning under repetitionen och insåg att hon var rolig. Hon nominerades två gånger till en Emmy och en gång till en Golden Globe och vann 1970 en Emmy för enastående skådespelerska i en biroll.
Valentine spelade senare huvudrollen i en egen tv-serie, Karen, 1975. Hon spelade Gidget i filmen Gidget växer upp (1969), titelrollen i den kritikerrosade sanna historien Muggable Mary, Street Cop (1982) och medverkade i många andra tv-filmer, bland annat The Daughters of Joshua Cabe (1972), Coffee, Tea or Me? (1973), The Girl Who Came Gift-Wrapped (1974), e’Lollipop (1976), Murder at the World Series (1977), Go West, Young Girl (1978) och Skeezer (1982). Valentine var en halvregelbunden deltagare i The Hollywood Squares från 1971 till 1977 på både NBC-TV och i syndikering, och utbytte ofta ordvitsar med Paul Lynde. Hon gästspelade i många serier, bland annat Starsky & Hutch, Baretta, McMillan & Wife, Cybill och Murder, She Wrote samt flera avsnitt av The Love Boat och Love, American Style. Hon hade en huvudroll i det 25:e avsnittet i den tredje säsongen av 1985 års återupplivning av The Twilight Zone, med titeln ”Many, Many Monkeys”.
Hennes långfilmer inkluderar Forever Young, Forever Free (1975), Hot Lead and Cold Feet (1978), The North Avenue Irregulars (1979) och The Power Within (1995). Hon har också haft många huvudroller i TV-filmer.
Valentine fortsätter att arbeta i TV och på scen. Hon spelade tillsammans med John Larroquette i en tv-film från 2004 på Hallmark Channel, Wedding Daze. Hon har spelat på scenen i många produktioner, bland annat Romantic Comedy på Broadway och National Tour, Breaking Legs Off-Broadway och National Tour, och Los Angeles produktion av Steel Magnolias.