1988年,参演个人首部电视剧《Palace》。1991年,与让·雷诺、克里斯蒂昂·克拉维埃联合出演爱情喜剧电影《
解放的咸牛肉》,她凭借该片提名第17届法国电影凯撒奖最佳女配角奖。
1993年,与
让·雷诺、
克里斯蒂昂·克拉维埃联袂出演奇幻喜剧电影《
时空急转弯》,在片中饰演美丽女子茱莉亚,她凭借该片获得第19届法国电影凯撒奖最佳女配角奖。1994年,与
尚塔尔·罗比、赫拉德·达拉蒙等联合出演的喜剧电影《
恐惧之城》上映。
1995年,由其出演的爱情喜剧电影《
新龙凤配》上映。1997年,执导个人首部电影《Quadrille》。1999年,执导由克洛德·里什、
玛尔特·克勒尔合作主演的喜剧电影《屁股》。
2002年,与
文森特·林顿、
海伦娜·菲莱勒斯联袂主演爱情电影《
荒唐周五夜》。2005年,自编自导自演喜剧电影《
王宫风云》,她在片中饰演王妃阿尔梅勒,她凭借该片提名第31届法国电影凯撒奖最佳女演员奖。
2006年,与
塞西尔·德·弗朗斯、
艾尔伯特·杜邦迪联合主演的爱情喜剧电影《
蒙田大道》上映,她在片中饰演深受观众爱戴的肥皂剧女星凯瑟琳,她凭借该片获得第32届法国电影凯撒奖最佳女配角奖;同年,由其出演的剧情电影《
家族英雄》上映。2007年,与
丹尼尔·奥特伊共同主演喜剧电影《客人》。2008年,由其主演的喜剧电影《
小姐好黑》上映。
2009年,与
马克西姆·戈达尔合作主演家庭电影《
巴黎淘气帮》,她在片中饰演小尼古拉的妈妈。2011年,与
弗兰克·杜波斯科搭档主演喜剧电影《
欢乐搭乘》,她在片中饰演在远洋公司里担任人力资源总监的伊莎贝拉。
2012年,由其出演的喜剧电影《
爱情只能持续三年》上映;6月,与
德尼·波达利德斯合作主演的喜剧电影《
奶奶的葬礼》上映;10月,与
杰拉尔·德帕迪约、
埃德瓦·贝耶等联袂出演的冒险喜剧电影《
高卢英雄拯救英格兰》上映;12月,与
杰瑞米·埃尔卡伊姆、
薇拉莉·邓泽里等联合出演的歌舞电影《
手牵手》上映,她在片中饰演巴黎歌剧院舞蹈学校首屈一指的校长艾莲。
2021年,自编自导自演音乐传记电影《
爱琳》,该片记录迪翁从60年代在魁北克出生、成长,到十几岁时声名鹊起,再到她与经纪人、丈夫Rene Angelil以及家人的关系,她凭借该片提名第47届法国凯撒电影奖最佳导演奖,获得第47届法国电影凯撒奖最佳女主角奖。
2022年,由其出演的喜剧电影《
月度最佳员工》上映。2023年,出演由
伍迪·艾伦执导的传记电影《
天降幸运》;11月,与
费尼肯·欧菲尔德、艾尔莎·盖迪联合主演的剧情电影《彩虹庇护所》上映。
在电影《爱琳》中,瓦莱丽·勒梅西埃重新命名了歌手爱琳,并亲自扮演了这个角色,她将爱琳与一种朴实的怪癖联系在一起,这种怪癖感觉真实,即使观众不知道它有多真实。瓦莱丽·勒梅西埃的独特魅力需要更长的时间才能显现出来,她独特地选择在每个年龄段扮演爱琳,包括她的童年时期,这给电影的前几章蒙上了一层超现实的色彩。而且,该片在时间安排上做了很多预期的工作,但瓦莱丽·勒梅西埃的安排比其他许多电影都要轻快。她引人入胜地强调了席琳·迪翁成长过程和早期职业轨迹中的幽默和怪癖。同时,该片的后半部分充斥着大量的音乐蒙太奇,这或许证明了瓦莱丽·勒梅西埃这部电影最大的问题:几乎完全没有戏剧性的冲突(indiewire、vanityfair、《偏锋杂志》综合评)。