Zúčastnil se nejvíce přípravných zápasů před Copa América 2015, která se konala v jeho zemi, Valdivia vstřelil gól proti El Salvadoru (jediný gól v zápase v Rancaguě) a byl zařazen do seznamu 23 mužů, kteří se postaví pohár. Dne 12. června se stal startérem v úvodním zápase Copa América s Ekvádorem: vítězství Chile 2: 0. Následující zápas ve skupině s Mexikem, Valdivia byl chválen tiskem za hraní celých 90 minut, být trasendental ve všech cílech Chile a za to, že zaznamenal špatně zrušený gól během remízy 3×3. Po dalším významném zápase v vítězství 5 - 0 nad Bolívií, kde asistoval Alexis Sánchez v druhém gólu Chile, byl klíčovým hráčem v vítězství 1 - 0 proti Uruguayu (obránci titulu) ve čtvrtfinále, zápasu, který si pamatuje incident mezi Gonzalo Jara a útočníkem Edinsonem Cavani. Po semifinálním vítězství nad Peru (2<unk>1) se Chile dostalo do finále Copa América po 28 letech od roku 1987
,