Родилась 26 апреля 2006 г. в Казани.
Начала заниматься фигурным катанием в три года в родном городе под руководством тренера Ксении Ивановой.
В шесть лет Камила Валиева вместе с родителями переехала в столицу, где продолжила тренироваться в спортивной школе олимпийского резерва "Москвич". Занималась в ней до 2018 г.
С лета 2018 г. занимается в отделении "Хрустальный" московского Центра спорта и образования "Самбо-70" под руководством заслуженного тренера РФ Этери Тутберидзе.
В феврале 2020 г. в Саранске Камила Валиева завоевала золото юниорского первенства России в одиночном катании. В марте того же года в Таллине (Эстония) выиграла юниорский чемпионат мира.
В декабре 2020 г. в Челябинске заняла второе место на чемпионате России.
В декабре 2021 г. в Санкт-Петербурге Камила Валиева выиграла первенство страны, в январе 2022 г. в Таллине - чемпионат Европы. В феврале 2022 г. стала чемпионкой XXIV зимних Олимпийских игр в Пекине (Китай) в командном турнире.
29 января 2024 г. Спортивный арбитражный суд (КАС) дисквалифицировал Камилу Валиеву на четыре года за нарушение антидопинговых правил. В заявлении пресс-службы КАС отмечалось, что срок дисквалификации отсчитывается с 25 декабря 2021 г., а все результаты фигуристки с этого времени аннулируются. Таким образом, Камила Валиева утратила титулы чемпионки России, Европы и Олимпийских игр.
Заслуженный мастер спорта РФ (2022).
Награждена орденом Дружбы (2022).