Po ukončení studií zahájila pracovní kariéru jako právnička na Magistrátu města Brna. Později přešla do Kanceláře Veřejného ochránce práv, kde byla v letech 2003 až 2004 vedoucí analytického oddělení a v letech 2004 až 2012 vedoucí právního odboru za ombudsmanů Otakara Motejla a Pavla Varvařovského.

Mezi roky 2013 a 2014 působila jako ředitelka legislativního odboru Kanceláře Senátu.

V únoru 2014 se stala náměstkyní ministra pro lidská práva, rovné příležitosti a legislativu ČR Jiřího Dienstbiera, od 1. března 2014 pak byla jmenována místopředsedkyní Legislativní rady vlády ČR.

Po odvolání Marcela Chládka ji dne 5. června 2015 navrhl premiér Bohuslav Sobotka na post ministryně školství, mládeže a tělovýchovy ČR. Prezident Miloš Zeman ji do funkce jmenoval 17. června 2015. Po necelých dvou letech, v květnu 2017, na svou funkci dobrovolně rezignovala kvůli aféře s údajně nekalým přerozdělováním dotací na sport, kvůli níž skončili ve vazbě šéf Fotbalové asociace ČR Miroslav Pelta a ministerská náměstkyně pro sport Simona Kratochvílová.

Valachová  nebyla členkou žádné politické strany až do 10. září 2015, kdy se stala členkou ČSSD. Přijala ji místní organizace v Brně-Žabovřeskách.

Deset let (2004–2014) se angažovala jako členka Výboru Rady vlády pro lidská práva.

Valachová se narodila 15. září 1976 v Brně. Je vdaná a má dvě děti dcery Kateřinu a Petru.