Vědecká práce dr. Valeše je zaměřena na farmakologii, neurochemii a výzkum a vývoj psychofarmak a látek ovlivňujících funkci centrálního nervového systému. Studuje také neurobiologii kognitivních deficitů a související změny chování u neuropsychiatrických onemocnění. V neposlední řadě se zabývá translační medicínou a transferem technologií. Je také spoluautorem několika patentů neuroprotektivních a neuroaktivních sloučenin (včetně patentů PCT a EU) a publikoval více než 70 impaktovaných článků.