Erste sportliche Erfolge feierte Valentín Soca im Jahr 2019, als er bei den U20-Südamerikameisterschaften in Cali in 16:48,36min den siebten Platz im 5000-Meter-Lauf belegte. 2021 belegte er bei den Südamerikameisterschaften in Lima in 8:50,33min den neunten Platz im 3000-Meter-Lauf und gelangte mit 15:30,9min auf Rang acht über 5000 Meter. Zudem belegte er mit der uruguayischen 4-mal-400-Meter-Staffel in 3:51,13min den sechsten Platz. Im Jahr darauf gewann er bei den U23-Südamerikameisterschaften in Cascavel in 14:41,06min die Silbermedaille über 5000 Meter hinter dem Bolivianer David Ninavia und über 10.000 Meter sicherte er sich in 30:44,32min die Bronzemedaille hinter Ninavia und dem Peruaner Frank Lujan. Zudem begann er im selben Jahr ein Studium an der California Baptist University in den Vereinigten Staaten. 2023 siegte er in 13:55,42min über 5000 Meter bei den Südamerikameisterschaften in São Paulo und kam über 10.000 Meter nicht ins Ziel. Anschließend schied er bei den Weltmeisterschaften in Budapest mit 14:16,15min im Vorlauf über 5000 Meter aus. 2025 gelangte er bei den Weltmeisterschaften in Tokio mit 13:34,35min im Finale auf den 15. Platz. Bereits im Februar und März stellte er in Boston der Halle mit 7:34,10min einen neuen Südamerikarekord über 3000 Meter auf sowie mit 13:14,09min auch über 5000 Meter. Im Jahr darauf belegte er bei den Hallenweltmeisterschaften in Toruń in 7:37,10min den sechsten Platz über 3000 Meter.
2024 wurde Soca uruguayischer Meister im 5000-Meter-Lauf.