Kane urodził się i wychował w Newry w hrabstwie Down. Jest córką byłego trenera piłki nożnej Vala Kane’a. Od 15 roku życia należała do Narodowego Teatru Młodzieżowego, grając przede wszystkim w przedstawieniu 20 papierosów. W wieku 18 lat opuściła Irlandię Północną i udała się do Londynu, gdzie kształciła się w Central School of Speech and Drama. Kane został obsadzony w The Fading Light przez reżysera Ivana Kavanagha po tym, jak zauważył ją w krótkim filmie Lipiec, który został opublikowany na YouTube. Została wybrana częściowo ze względu na udane doświadczenia z improwizacją w filmie krótkometrażowym. W 2013 roku zagrała Rose Stagg w serialu BBC The Fall oraz Darę w irlandzkim thrillerze komiksowym Jump. Również w 2013 roku Kane zagrał tytułową rolę w Miss Julie Strindberga w nowo powstałym Reading Rep. Kolejne dzieło filmowe Still Early, film krótkometrażowy, którego premiera odbyła się na Festiwalu Filmowym w Galway. Kane pracował dla BBC w 2016 roku, obejmując główną rolę w dramacie BBC Three „Trzynaście”, trzeciej serii „Upadku” i jednym z odcinków „Morderstwa”. Również w tym samym roku zagrała Lyrę Erso, matkę bohaterki, w filmie Łotr 1: A Star Wars Story. Kane’a można było zobaczyć na scenie w roli Nance’a w przedstawieniu Autumn Fire wystawianym przez Finborough Theatre, The Love w przedstawieniu The Black Diamond wystawionym przez Punchdrunk, którego bilety wyprzedały się „w kilka minut” oraz Lady Lydii Languish w The Rivals. Zagrała także Girleen w The Lonesome West Martina McDonagha, w którym jeden z recenzentów powiedział: „Kane daje Girleen rzeczywistość uczennicy, jej pewność siebie i wyzwanie obejmujące jedyne prawdziwe uczucia do kogokolwiek innego, jakie posiada ta sztuka”. Występowała w słuchowiskach radiowych dla BBC, między innymi w The Demon Brother i Stroma Sessions, za które zdobyła nagrodę dla najlepszego aktora drugoplanowego. W 2018 roku Valene Kane zagrała dziennikarkę Amy Whittaker, która bada rekrutację młodych Europejek przez ISIS w thrillerze „Profil” z 2018 roku w reżyserii Timura Bekmambetowa. Akcja filmu rozgrywa się w całości na ekranach komputerów. Film miał swoją premierę na 68. Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Berlinie, gdzie zdobył Nagrodę Publiczności Panorama. W 2019 roku Kane wystąpił w filmie Anne Sewitsky Sonja: Biały łabędź, którego premiera odbyła się na Festiwalu Filmowym w Sundance, oraz w BBC TV Movie Counsel, w którym zagrała „prawniczkę alfa, [która] komplikuje jej życie zawodowe i osobiste, gdy przyjmuje młodego klienta”. Kane`a można było także usłyszeć w podcaście Monobox Speech Share, czytając „Portia Coughlan” Mariny Carr.