Emelec

Valencia đến Guayaquil để thử việc cho Emelec vào năm 2008, từ đội bóng trẻ Caribe Junior mà ngôi sao người Ecuador, Antonio Valencia đã từng chơi trong những năm đầu đời.[2] Năm 2008, anh được chuyển đến Emelec.[2] Từ năm 2008 đến đầu năm 2010, Valencia không nhận được cơ hội nào trong đội bóng, nhưng với sự xuất hiện của huấn luyện viên Jorge Sampaoli, anh bắt đầu nhận được cơ hội để ra sân.[2] Valencia giành chức á quân cho đội bóng trước nhà vô địch LDU Quito, thua 2-1 với tỷ số chung cuộc.[3]

Valencia đã có 9 bàn thắng sau 30 trận đấu trong năm 2011.[4] Tháng 11 năm 2012, anh ghi 5 bàn trong 5 trận đấu gặp El Nacional, LDU Loja, Técnico Universitario, và 2 lần vào lưới Manta trong cả sân nhà và sân khách, thắng 4 trong 5 trận, chỉ hòa trước LDU Loja.[4] Điều này đã nâng tổng số bàn thắng của anh lên tới 13 bàn trong mùa giải này, nhưng trong mùa giải thứ ba liên tiếp, đội bóng giành ngôi á quân ở giải đấu và đối thủ Barcelona SC.[4]

Ngày 7 tháng 8 năm 2013, Valencia ghi hat-trick đầu tiên trong sự nghiệp câu lạc bộ vào lưới đội bóng Sport Huancayo của Peru, trong trận đấu vòng 1 Copa Sudamericana 2013 với tỷ số 4–0.[4][5] Anh kết thúc mùa giải với tư cách là nhà vô địch giải đấu với đội bóng Emelec.[6]

Pachuca

Sau nhiều tin đồn liên quan đến sự quan tâm của Pachuca ở Liga MX đối với Valencia, cả hai bên đi đến các điều khoản và đồng ý về việc chuyển nhượng.[7]

Ngày 18 tháng 1 năm 2014, Valencia ghi bàn thắng đầu tiên trong chiến thắng 2-1 trước Tijuana.[8] Tuần tiếp theo, anh tiếp tục ghi hai bàn thắng trong trận đấu đầu tiên giành chiến thắng trên sân khách trước đuơng kim vô địch giải đấu Club León.[9] Anh kết thúc mùa giải thường xuyên với tư cách là cầu thủ ghi nhiều bàn thắng nhất với 12 bàn, ghi nhiều cú đúp khác nhau cho Pachuca. Valencia đã lập hat-trick đầu tiên vào lưới UNAM trong chiến thắng 2–4 trên sân khách để giành quyền vào vòng play-off Liga MX Clausura 2014.[10]

West Ham United

2014–15

Ngày 29 tháng 7 năm 2014, câu lạc bộ West Ham United ở Premier League đã hoàn tất việc chuyển nhượng đối với Valencia, theo hợp đồng có thời hạn 5 năm với giá 12 triệu bảng.[11] Sau đó, anh xác nhận rằng anh biết rất ít về đội bóng West Ham trước khi gia nhập và chủ yếu biết về câu lạc bộ khi xem các bộ phim về  hooligan chẳng hạn như bộ phim Green Street.[12] Valencia có trận ra mắt cho West Ham United vào ngày 16 tháng 8 năm 2014, trong trận thua 0-1 trên sân nhà trước đội bóng Tottenham Hotspur khi vào sân thay cho Carlton Cole ở phút thứ 81.[13] Ngày 27 tháng 8, anh bị Mark Howard cản phá quả phạt đền khi West Ham bị Sheffield United loại trên sân nhà ở vòng hai Cúp EFL.[14] Bàn thắng đầu tiên của Valencia cho đội bóng là trận ra mắt giải đấu, gặp Hull City vào ngày 15 tháng 9 năm 2014, trong trận hòa 2–2.[15] Valencia tiếp tục ghi thêm 2 bàn thắng cho West Ham trong những tuần tiếp theo, bao gồm một bàn thắng trong chiến thắng 3–1 trước Burnley,[16] và một bàn thắng trong trận hòa 2–2 gặp Stoke City.[17]

2015–16

Trận đấu đầu tiên trong mùa giải thứ hai của anh diễn ra vào ngày 30 tháng 7 năm 2015, tại trận lượt đi vòng loại thứ 3 của Europa League trên sân nhà gặp Astra Giurgiu; anh đưa West Ham United vượt lên dẫn trước nhưng là một trong hai cầu thủ bị thay thế do chấn thương trong hiệp một khi đội bóng cầm hòa 2–2.[18] Người ta xác nhận rằng Valencia đã bị chấn thương "đáng kể" ở đầu gối và mắt cá chân phải,[19] và phải nghỉ thi đấu trong vòng 12 tuần.[20] Valencia ghi bàn thắng đầu tiên ở mùa giải 2015–16 với hai bàn trong chiến thắng lội ngược dòng 3–1 trước AFC Bournemouth vào ngày 12 tháng 1 năm 2016, trong đó có một cú sút phạt cực mạnh.[21]

Everton

Ngày 31 tháng 8 năm 2016, Valencia ký hợp đồng với câu lạc bộ Everton theo dạng cho mượn kéo dài một mùa giải, với tùy chọn mức phí 14,5 triệu bảng trong chuyển nhượng mùa hè năm 2017.[22] Valencia ghi bàn thắng đầu tiên cho Everton ở Premier League khi anh ghi bàn thắng từ cự ly gần trong chiến thắng 3–0 trước Southampton vào ngày 2 tháng 1 năm 2017.[23]

Tigres UANL

Ngày 13 tháng 7 năm 2017, Valencia ký hợp đồng đội bóng Tigres UANL với mức giá 4,2 triệu đô.[24]

Fenerbahçe

Ngày 28 tháng 8 năm 2020, Valencia ký hợp đồng với câu lạc bộ Fenerbahçe Süper Lig theo dạng chuyển nhượng tự do.[25]