ปี ค.ศ. 1387 เธอแต่งงานกับหลุยส์แห่งออร์เลอ็อง ลูกพี่ลูกน้องซึ่งเป็นพระอนุชาของพระเจ้าชาร์ลที่ 6 แห่งฝรั่งเศส ในส่วนของสินเดิมติดตัวของเธอ บิดาของเธอยินยอมให้เธอยังคงมีสิทธิ์เป็นทายาทในดัชชีมิลาน เธอแต่งงานผ่านตัวแทนที่บ้านเกิดของย่า และได้รับการต้อนรับเข้าสู่นครปารีสอย่างยิ่งใหญ่ในปี ค.ศ. 1389 ที่ดยุคเชื้อพระวงศ์ต่างพากันเดินทางมาที่ประตูเมืองแซ็งต์เดอนีส์เพื่ออารักขาเธอเข้าเมือง

ปีแรก ๆ ของการแต่งงานเต็มไปด้วยความสุข เธอมีบุตรชาย 5 คนภายในเวลา 5 ปี ทว่ามีเพียงชาร์ลคนเดียวที่มีชีวิตรอดจากวัยเด็ก ต่อมาในปี ค.ศ. 1391 กษัตริย์ซึ่งเป็นพี่สามีของเธอเริ่มมีอาการเสียสติระยะแรก เหตุการณ์นี้ส่งผลต่อวาเลนตีนาและประชาชนชาวฝรั่งเศสเป็นอย่างมาก พระเจ้าชาร์ลมีอาการเสียสติมากขึ้นและยาวนานขึ้นตลอดพระชนม์ชีพที่เหลือ โดยทรงเชื่อว่าทรงถูกสร้างขึ้นมาจากแก้ว ในอาการป่วยระยะนี้พระองค์ไม่สามารถทนเห็นอิซาบูแห่งบาวาเรีย พระมเหสีของพระองค์ได้ วาเลนตีนาน่าจะเป็นคนหนึ่งที่ทำให้พระองค์สงบลงได้ พระองค์จำเธอได้และจะคอยถามหาหากเธอไม่ได้มาหา

ทว่าความไร้สมรรถภาพของกษัตริย์สร้างความกังวลเป็นอย่างยิ่งต่อประชาชน เมื่อนักบวชและหมอไม่สามารถรักษาพระองค์ได้ก็เริ่มมีข่าวลือว่ามีคนสาปพระองค์ ไม่นานวาเลนตีนาก็ถูกมองว่าเป็นคน ๆ นั้น เกิดข่าวลือว่าเธอพยายามวางยาพิษโดแฟ็งและมีข่าวลือว่าบิดาของเธอได้พูดกับเธอว่าจะไม่ยอมเจอเธออีกจนกว่าเธอจะได้เป็นพระราชินี ดูเหมือนเธอจะไม่ค่อยได้รับการสนับสนุนจากทั้งฟีลิป ดยุคแห่งบูร์กอญผู้ทรงอำนาจ และอิซาบู พระราชินี พระมารดาของอิซาบูอยู่ฝ่ายตรงข้ามกับตระกูลวิสกอนตี ส่วนฟีลิปกำลังทะเลาะแย่งชิงอำนาจในราชสำนักกับสามีของเธอ อีกทั้งยังเริ่มมีข่าวลือแปลก ๆ มากขึ้น เดือนมีนาคม ค.ศ. 1396 หลุยส์ถูกกระตุ้นให้พาวาเลนตีนาออกไปจากปารีสเพื่อความปลอดภัยของเธอ วาเลนตีนาไม่เคยได้กลับมาอยู่ในปารีสอีกเลย

วาเลนตีนาเลี้ยงดูครอบครัวของเธอที่ชาโตดานิเยร์ต่อด้วยชาโตเดอบลัว เธอมีบุตรอีกสี่คน คือ ฟีลิป, ฌ็อง, มาร์เกอริต และมารีที่เสียชีวิตหลังคลอด หลุยส์แวะมาหาเธอเป็นประจำ รวมถึงคนอื่น ๆ ซึ่งหนึ่งในนั้นคืออนาคตพระเจ้าเฮนรีที่ 4 แห่งอังกฤษซึ่งตอนนั้นยังเป็นเอิร์ลแห่งเดอร์บี มารี ดากูต์ ลูกพี่ลูกน้องของหลุยส์อาศัยอยู่กับวาเลนตีนาในฐานะนางกำลังหมายเลขหนึ่ง