Als bislang jüngster Student, der die Schauspielabteilung der Juilliard School of New York besuchte, begann Kilmer seine Karriere auf der Bühne in der Broadway-Produktion von 1983 Slab Boys, mit Sean Penn und Kevin Bacon. Bei dem Stück How It All Began, das auf dem New York Shakespeare Festival von 1981 aufgeführt wurde, fungierte er als Co-Autor. Kilmer spielte auch in einigen Shakespeare-Produktionen, darunter "Was ihr wollt", wo er zusammen mit Patti LuPone am Gutherine Theatre auf der Bühne stand.
Sein Spielfilmdebüt gab Val in der Komödie Top Secret. Es folgte die Komödie Was für ein Genie, der Action-Hit Top Gun an der Seite von Tom Cruise und Kelly McGillis und Ron Howards/George Lucas Fantasy-Film Willow. Kilmer spielte während seiner laufenden Karriere eine Reihe von historischen Figuren und Pop-Ikonen, wie z.B. die Titelrolle in Batman Forever und in The Saint, den Sänger Jim Morrison in Oliver Stones The Doors, den Pistolenheld Doc Holiday in Tombstone, Elvis Presley in True Romance und Billy the Kid in der TNT-Produktion Gore Vidal´s Billy the Kid.
Seine weitere Creditliste beinhaltet Filme wie Halbblut, McCoy, die Katze und Wings of Courage. Auf dem Fernsehschirm sah man Kilmer in Filmen wie The Man Who Broke 1.000 Chains und Murders in the Rue Morgue.
Filmografie
1983: (TV: One Too Many)
1984: Top Secret (Top Secret)
1985: Was für ein Genie (Real Genius)
1986: (TV: The Murders In The Rue Morgue)
1986: Top Gun - Sie fürchten weder Tod noch Teufel (Top Gun)