Окончила Высшее театральное училище имени Б. В. Щукина при Государственном Академическом Театре имени Вахтангова (курс Евгения Князева). Во время учебы дебютировала на сцене театра Вахтангова в небольшой роли Девушки из Берлина спектакле «Сказка» по рассказам Владимира Набокова в постановке молодого режиссёра Василия Сенина. Играла также в двух постановках, осуществлённых Ириной Керученко на сцене московского Центра имени Мейерхольда: «Гедде Габлер» Генрика Ибсена (Теа Эльвстед) и «Калеке с острова Инишмаан» Мартина МакДонаха (Хелен МакКормик); вторую из этих ролей обозреватель «Новой газеты» Елена Дьякова расценила как «хороший актёрский дебют», отметив «дикую пластику» молодой актрисы. Оценивая же «Геддe Габлер» Керученко, рецензент газеты «Ведомости» отмечал: «только б не зашли на этот спектакль специалисты, подыскивающие актёров для телесериалов. Очень уж хорошие здесь лица, жаль, если сразу попадут на конвейер». В 2007 г. Валерия Сизова дебютировала на экране в третьем сезоне сериала «Кадетство» в роли Марины, в 2008 г. сыграла роль Кати в сериале «Синие ночи».