Несмотря на удачные выступления на левом фланге резерва «Реала», Мата решил перейти в соперничающий с «Реалом» клуб Ла Лиги — «Валенсию» (было это как раз в 2007 году). Игрок провел четыре года на стадионе «Месталья» — и за это время стал важным для команды игроком.

После дебюта в победном матче 2:1 с «Алмерией» он сыграл 24 матча в первой же кампании, забив пять голов — в том числе в полуфинале Кубка Испании и в финале, который принес клубу трофей, а юноше — звание лучшего молодого игрока года. Он также выходил на замену во втором тайме в ничьей 0:0 на «Стэмфорд Бридж» в Лиге Чемпионов в декабре 2007 года.

В следующем году он сыграл почти все матчи в лиге, кроме одного, забив еще 10 голов и попав в сборную Испании, где дебютировал в марте 2009 года. Еще один год изобретательности и голов привели его в итоге в победившую в Чемпионате мира в 2010 году сборную Испании, где он лишь раз показался в качестве замены Фернандо Торреса.

Последний сезон плеймейкера в «Валенсии» — это еще 33 матча и постоянные слухи об отъезде игрока из страны, которые подтвердились, но лишь после впечатляющего выступления на Чемпионате мира среди сборных до 21 года в Дании в качестве капитана победившей в итоге в турнире Испании. По итогам соревнования юноша также попал в избранную по результатам голосования «Команду турнира».

Мата станет третьим испанцем в клубе в 2011 году после прибытия Торреса и Ориоля Ромеу.