Valu Kilmerju so leta 2014 diagnosticirali raka na grlu. Med zdravljenjem so mu opravili poseg na sapniku, ki mu je poškodoval glasilke. Leta 2020 je objavil spomine z naslovom I'm Your Huckleberry, leto zatem pa še dokumentarni film Val, v katerem je spregovoril o svoji karieri in zdravstvenih težavah.
Kilmer je bil v devetdesetih letih prejšnjega stoletja eden najvidnejših filmskih igralcev v Hollywoodu, preden so številni prepiri z režiserji in soigralci ter vrsta neuspehov zaznamovali njegovo kariero. Z leti je Kilmer pridobil sloves temperamentnega, intenzivnega in egoističnega igralca.
"Ko me določeni ljudje kritizirajo, ker sem zahteven, mislim, da je to krinka za nekaj, česar niso naredili dobro. Mislim, da se skušajo zaščititi," je Kilmer leta 2003 povedal za časopis Orange County Register. "Verjamem, da sem izzivalen, nisem pa zahteven, in za to se ne opravičujem," je dejal.
Na filmu je debitiral v komediji Strogo zaupno (1984). Med zvezde ga je skupaj s Tomom Cruisom izstrelila uspešnica Top Gun iz leta 1986, ko je igral Toma "Icemana" Kazanskega, desetletja pozneje pa se je znova pojavil ob Cruisu v nadaljevanju Top Gun 2 (2022).
Igral je v filmu Willow režiserja Rona Howarda (1988), kjer je spoznal svojo bodočo ženo, britansko igralko Joanne Whalley, s katero je imel dva otroka - hčerko Mercedes in sina Jacka. Po osmih letih zakona sta se ločila.
Ena njegovih najzahtevnejših vlog je bila v filmu The Doors (1991) režiserja Oliverja Stona, v katerem igra Jima Morrisona, karizmatičnega pevca vplivne rock skupine.
V vesternu Tombstone iz leta 1993 je igral Doca Hollidaya. Leta 1995 je dosegel dva komercialna uspeha, ko je igral skupaj z Alom Pacinom in Robertom De Nirom v kriminalni drami Vročina, nato pa je nasledil Michaela Keatona v Batmanu za vedno, tretjem delu filmov o tem superjunaku.
