Итальянский актёр кино и телевидения. Валерио родился 14 февраля 1972 года в Риме. В 1990—х годах, будучи студентом философского факультета, он принимал участие в телевизионном вечернем ток—шоу Маурицио Костанцо на Canale 5, благодаря чему снискал определённую популярность. В кино Мастандреа дебютировал в 1996 году небольшой ролью Марчелло в телесериале «Юноши у стены». После ряда эпизодических работ на сцене театра и в кино у актёра произошёл настоящий прорыв с ролью Тарчизио в фильме 1995 года «Палермо—Милан: Билет в одну сторону» режиссёра Клаудио Фрагассо. В 2009 году Валерио снялся в музыкальной мелодраме «Девять» американо—итальянского производства от режиссёра Роба Маршалла. В 2010 году на церемонии вручения итальянской национальной кинопремии «Давид ди Донателло» Мастандреа получил своего первого «Двида» как лучший актёр за роль в фильме «Первое прекрасное». В 2013 году он получил сразу две награды — как лучший актёр за работу в фильме «Эквилибрист» и как лучший актёр второго плана в ленте «Да здравствует свобода». Международную популярность принёс актёру фильм «Идеальные незнакомцы» (2016) режиссёра Паоло Дженовезе, где Мастандреа исполнил одну из ведущих ролей и был отмечен за неё специальной премией «Серебряная лента» от Итальянского национального синдиката киножурналистов. В 2017 году на экраны вышел фильм Паоло Дженовезе «Место встречи», где Валерио сыграл главную роль — таинственного незнакомца. За эту роль актёр был номинирован на премию «Давид ди Донателло» 2018 года в категории «Лучший актёр». В 2019 году Мастандреа получил приз «Серебряный Георгий» ММКФ за режиссуру фильма «Она смеётся», а в 2023 году снялся в фильме «Адажио»