Valencia debutó hace 10 años en la Selección de Ecuador frente a Honduras, en abril del 2004 y desde esa fecha ha jugado 40 partidos oficiales con la Tricolor.
Por su destacada actuación en el Mundial de Alemania 2006 fue nominado como Mejor Jugador Juvenil de FIFA, premio que fue otorgado al alemán Lukas Podolski. En aquella cita ecuménica, la Tri logró clasificar por primera vez a octavos de final.
También actuó en el Mundial de Sudáfrica 2010, pero su desempeño en Brasil 2014 puso en entredicho su nivel futbolístico, siendo nominado por el portal PlayFutbol como uno de los “once de la decepción” al pasar inadvertido en los tres partidos del Mundial, e incluso ser expulsado en el cotejo ante Francia.