Na Universidad de Concepción, Valdivia estreou profissionalmente e virou titular da equipe na metade da temporada. Com ele no onze inicial, a equipe venceu diversos jogos e se classificou para a Copa Libertadores . O destaque fez ele ganhar o apelido de "El Mago" da torcida e da imprensa (alcunha que carrega até hoje). Destaque levou Valdivia à Europa, e rendimento ruim fez ele chegar ao Palmeiras. Após o destaque no Chile, o meia foi contratado pelo Rayo Vallecano da Espanha, mas teve problemas com o técnico e ficou apenas dois meses no clube. Após a rescisão, foi ao Servette, da Suíça, onde também pouco jogou. Ele retornou ao Chile, foi campeão no Colo-Colo em 2006 e no mesmo ano foi contratado pelo Palmeiras por R$ 8 milhões.

Valdivia assumiu a 10 do Palmeiras e caiu rapidamente nas graças da torcida pelos gols, uma visão de joga diferenciada para achar passes e provocações aos rivais. No total foram 241 jogos pelo Palmeiras com 41 gols e três títulos: Campeonato Paulista (2008) e Copa do Brasil (2012 e 2015). Foram duas passagens pelo clube entre 2006 e 2008 e 2010 e 2015. Um dos jogadores históricos da seleção chilena. Em 2015, Valdivia disputou todas as partidas do Chile na Copa América quando a equipe foi campeã em cima da Argentina. Ele é considerado um dos grandes nomes do futebol chileno ao lado do goleiro Claudio Bravo, do meio-campista Arturo Vidal e do atacante Alexis Sánchez.

Valdívia foi detido após ter sido denunciado por suposto crime sexual. Segundo o Ministério Público chileno, o ex-jogador foi detido e o caso está sob investigação: "A Promotoria de Flagrância recebeu uma denúncia por crime sexual contra Jorge Valdivia. Caso está sendo investigado e diligentemente em desenvolvimento". Em declaração à rádio Bío Bío, Valdívia negou qualquer agressão e declarou ter sido com uma mulher maior de idade: "Não conheço as motivações desta ação, mas nego categoricamente ter agredido sexualmente qualquer pessoa. Tive um relacionamento consensual com uma mulher adulta".

Valdívia disse ainda que estará à disposição do MP para que situação seja resolvida: "Vou me colocar à disposição do Ministério Público amanhã de manhã. (Necessário) ter cautela e proteger o meu direito à presunção de inocência", afirmou. Segundo o depoimento, o incidente entre Valdívia e a vítima, que era tatuadora, aconteceu na noite do último domingo (20). Os dois teriam marcado um encontro em um restaurante para que o ex-jogador marcasse uma tatuagem. A dupla teria ingerido bebidas alcóolicas. Vítima relatou que não se lembra de mais nada do que aconteceu entre os dois na noite em questão, mas após entrar em contato com Valdívia, o ex-atleta lhe disse que tiveram relações sexuais.