Nació en Levanto, Chachapoyas, Perú, el 3 de febrero de 1545. Hermano del teólogo Jerónimo Valera. Hijo del capitán español Luis Valera y de doña Francisca Pérez, realizó sus primeros estudios en Trujillo y los prosiguió en Lima. Ingresó como novicio en la Compañía de Jesús en 1568 y fue posteriormente ordenado en el Cusco en 1574. Dados sus conocimientos de quechua, participó en las misiones que los jesuitas habían establecido en Huarochirí, importante centro prehispánico de culto que a principios del siglo XVII fue escenario de la más intensa campaña de extirpación de idolatrías, llevada a cabo por Francisco de Ávila.

Tomó parte activa en el III Concilio Limense de 1583, y se ocupó de la traducción, del castellano al quechua, de catecismos, confesionarios y otros textos para los evangelizadores de indios. Por otra parte, existen evidencias de que Valera fue acusado de herejía al incluir ciertos comentarios favorables al incanato y que, consecuentemente, fue encerrado por los mismos jesuitas por un período breve.

Hacia 1590, viajó a Europa para preparar la impresión de sus obras. Estuvo en Cádiz cuando esta ciudad fue saqueada por los ingleses en 1596, hecho relacionado con la pérdida de muchos de sus escritos, entre los que se encontraba una “Historia de los Incas”, titulada Historia Occidentalis, de cinco tomos, de la cual sólo se conservaron unos fragmentos.  Muere en Cádiz, España, en 1597.