Uczestnicząc w większości meczów przygotowawczych przed Copa América 2015 odbywających się w jego kraju, Valdivia strzelił bramkę przeciwko Salwadorowi (jedyny wynik meczu w Rancagua) i został włączony do 23-osobowej listy, która zmierzy się z pucharem. 12 czerwca był zawodnikiem startowym w meczu otwierającym Copa América z Ekwadorem: zwycięstwo Chile o 2:0. W następnym meczu grupowym z Meksykiem, Valdivia została pochwalona przez prasę za grę przez pełne 90 minut, za to, że była transcendentalna we wszystkich golach Chile i za to, że zdobyła bramkę, która została źle anulowana podczas remisu 3 na 3. Po kolejnym ważnym meczu w zwycięstwie 5:0 nad Boliwią, w którym asystentem był Alexis Sánchez w drugim bramce Chile, był kluczowym graczem w zwycięstwie 1:0 nad Urugwajem (tytułowym mistrzem) w ćwierćfinałach, meczu zapamiętanym przez incydent między Gonzalo Jarą a napastnikiem Edinsonem Cavaniem. Po zwycięstwie w półfinale nad Peru (2<unk>1) Chile trafiło do finału Copa América po 28 latach od 1987 roku.
,