Vallée absolvierte ein Filmstudium an der Université du Québec à Montréal. Zuerst drehte er Kurzfilme. Sein erster Kinofilm Gabrielles schwarze Liste(Liste noire) (1995) wurde für neun Genie Awards nominiert. Sein Film C.R.A.Z.Y. – Verrücktes Leben (2005) erzählt das problematische Heranwachsen eines Jugendlichen inmitten seiner Familie. Der Film war an den kanadischen Kinokassen erfolgreich und erhielt verschiedene Preise. 2006 dominierte er bei den 26. Genie Awards, gewann in elf Kategorien und beim Prix Jutra in vierzehn. Vallée wirkte in diesem Film als Regisseur, Drehbuchautor, Schauspieler und Produzent mit. Für den Schnitt des von ihm inszenierten Films Dallas Buyers Club war er gemeinsam mit Martin Pensa für den Oscar nominiert.
Jean-Marc Vallée war mit Nadia Live verheiratet. Der Ehe entstammen die Kinder Alex und Émile. Der jüngere Émile spielte die Hauptfigur im Kindesalter in C.R.A.Z.Y. – Verrücktes Leben.
2006: Vier Genie Awards für C.R.A.Z.Y. – Verrücktes Leben, nämlich für die beste Regie, den besten Film, das beste Originaldrehbuch und den Golden Reel Award.
2006: Drei Prix Jutra für C.R.A.Z.Y. – Verrücktes Leben, nämlich für die beste Regie, den besten Film und das beste Drehbuch.
2006: BIFF Award beim Boulder International Film Festival für C.R.A.Z.Y. – Verrücktes Leben als bester Kinofilm.