Jest absolwentką Akademii Muzycznej im. Stanisława Moniuszki w Gdańsku w klasie fortepianu Bogdana Czapiewskiego oraz Hochschule für Musik, Theater und Medien w Hanowerze w klasie Gerrita Zitterbarta. Ukończyła także z wyróżnieniem studia podyplomowe z zakresu interpretacji muzyki współczesnej pod kierunkiem Nicolasa Hodgesa w Staatliche Hochschule für Musik und Darstellende Kunst w Stuttgarcie. Uczestniczyła w kursach mistrzowskich prowadzonych przez wybitnych światowych pianistów, takich jak m.in. Eugen Indjič, Paul Badura-Skoda, Bernard Ringeissen, Nelson Goerner czy Michel Beroff. Swoje umiejętności w dziedzinie interpretacji muzyki współczesnej doskonaliła pod kierunkiem pianistek Kayi Han i Pi-hsien Chen oraz muzyków z Klangforum Wien i Ensemble Modern.
"Kompozycje współczesne odkryłam na studiach w Hanowerze. Zaczęłam bardzo ostrożnie, od etiudy ‘Arc-en-ciel’ Györgya Ligetiego, którą przygotowałam na konkurs pianistyczny Seilera w Kitzingen w 2003 roku. Kilka miesięcy później poznałam dyrygenta Waltera Nußbauma, który prowadził zespół muzyki współczesnej. Przygotowałam z nim ‘Words and Music’ Mortona Feldmana do teksu Samuela Becketta na dziewięć instrumentów i dwóch deklamatorów – niezwykły utwór. Od tego momentu wybierałam coraz więcej utworów współczesnych, stopniowo odchodziłam od repertuaru klasycznego. Dopiero cztery lata później zdecydowałam się na studia interpretacji muzyki współczesnej w Stuttgarcie" – mówiła Małgorzata Walentynowicz w wywiadzie przeprowadzonym w 2010 roku przez Monikę Pasiecznik dla dwutygodnika "Ruch Muzyczny".
W 2009 roku Walentynowicz zdobyła pierwszą nagrodę w 37. edycji konkursu Gaudeamus Interpreters Competition w Amsterdamie za program złożony z utworów Tristana Muraila, Kazimierza Serockiego, Theo Loevendie’go, Wolfganga Rihma, Elliota Cartera i Arnolda Schönberga. W 2010 roku wspólnie z niemiecką kompozytorką Birke Bertelsmeier zwyciężyła w konkursie The Yvar Mikhashoff Trust for New Music Buffalo w Nowym Jorku. Podczas 43. Letnich Kursów Nowej Muzyki w Darmstadzie w 2006 roku zdobyła Stipendienpreis za doskonałość interpretacji 'Dwóch etiud' na fortepian Pawła Szymańskiego. Pianistka jest również laureatką Pomorskiej Nagrody Artystycznej, Nagrody Miasta Gdańska dla Młodych Twórców w Dziedzinie Kultury oraz nagrody trójmiejskiej redakcji Gazety Wyborczej "Sztorm Roku" w dziedzinie muzyki poważnej.
Występowała na wielu festiwalach muzyki nowej, m.in. na Międzynarodowym Festiwalu Muzyki Współczesnej "Warszawska Jesień", podczas którego dokonała prawykonań utworów Zygmunta Krauzego (Listy) oraz Zbigniewa Bargielskiego (Koncert na fortepian, perkusję i orkiestrę symfoniczną), festiwalu Brand New Music w Katowicach, festiwalach Musica Polonica Nova, Musica Electronica Nova oraz ISCM World New Music Days we Wrocławiu, Międzynarodowym Festiwalu Muzyki Współczesnej "Poznańska Wiosna Muzyczna".
Małgorzata Walentynowicz jest regularnie zapraszana do udziału w wydarzeniach muzycznych na całym świecie. Podczas festiwalu "Rainy Days" w Luksemburgu zaprezentowała recital składający się z utworów fortepianowych "Séries" Pierre'a Jodlowskiego. Wystąpiła także na Festiwalu Nowej Muzyki Ultraschall w Berlinie, Acht Brücken w Kolonii, Letnich Kursach Muzyki Współczesnej w Darmstadt, TonLagen Hellerau w Dreźnie, Klangspuren w Schwazu (Austria), Spaziomusica w Cagliari (Włochy), Cairo Contemporary Musica Days, oraz Tzlil Meducan w Tel Awiwie. Koncertowała równiez w USA na zaproszenie uniwersytetów Harvarda, Illinois i Louisville. Koncerty pianistki były transmitowane przez Polskie Radio i czołowe niemieckie rozgłośnie.
Prowadzi również działalność pedagogiczną w Akademii Muzycznej im. Stanisława Moniuszki w Gdańsku. W 2015 roku otrzymała tytuł doktora sztuki muzycznej.