Zúčastnil sa na väčšine prípravných zápasov pred Copa América 2015, ktorá sa konala v jeho krajine, Valdivia strelil gól proti Salvadoru (jediný gól v Rancagu) a bol zahrnutý do zoznamu 23 hráčov, ktorí sa postavili do pohára. Dňa 12. júna bol štartérom v úvodnom zápase Copa América s Ekvádorom: víťazstvo Čile o 2:0. V nasledujúcom skupinovom zápase s Mexikom bola Valdivia chválená novinármi za to, že hrala celých 90 minút, bola významná vo všetkých góloch Čile a za to, že počas remízy 3x3 zabodovala gól, ktorý bol zle zrušený. Po ďalšom významnom zápase v víťazstve 5:0 nad Bolíviou, kde asistoval Alexis Sánchez v druhom góle Čile, bol kľúčovým hráčom v víťazstve 1:0 proti Uruguaju (brániacim sa majstrovstvám) v štvrťfinále, zápasu, ktorý si pamätá incident medzi Gonzalom Jarom a útočníkom Edinsonom Cavani. Po víťazstve v semifinále nad Perú (2<unk>1), ktoré umiestnilo Čile do finále Copa América po 28 rokoch od roku 1987
,