Ihr Debüt im Weltcup gab Valbusa am 12. Dezember 1992 in Ramsau am Dachstein. Zu den Olympischen Winterspielen 1994 in Lillehammer erreichte Valbusa über 15 km den 26. Platz. Am 14. Dezember 1996 konnte sie in Brusson mit dem 6. Platz über 15 km erstmals unter die besten zehn laufen. Bei den Olympischen Winterspielen 1998 in Nagano erreichte Valbusa im Sprint über 5 km den 29. Platz und in der Verfolgung den 17. Platz. Bei der Nordischen Skiweltmeisterschaft 2001 in Lahti verpasste Valbusa im Sprint über 1 km mit dem 4. Platz nur knapp die Medaillenränge. Über 10 km wurde sie Zehnte und im Rennen über 15 km kam sie auf den 18. Platz. Bei den Olympischen Winterspielen 2002 in Salt Lake City trat Valbusa erstmals auch bei Olympischen Spielen in Sprint- und Distanzwettbewerben gleichermaßen an. Im Sprint konnte sie Platz 17 und im Rennen über 15 km Platz 10 erreichen. In der Verfolgung wurde sie Neunte und mit der Staffel am Ende Sechste.
Im März 2004 gewann Valbusa zum Saisonabschluss über 15 km Freistil in Pragelato ihren ersten und bislang einzigen Einzel-Weltcup.
Medaillen gewann sie ausschließlich bei 4 × 5 km Staffelrennen und dies vier Mal. Bei der Nordischen Skiweltmeisterschaft 1999 in Ramsau gewann sie Silber, 2001 in Lahti und 2005 in Obersdorf jeweils Bronze. Dritte wurde sie ebenfalls beim Staffelrennen an den Olympischen Winterspielen 2006 in Turin. Zudem wurde sie dort über 30 km am Ende Zehnte und erreichte in der Verfolgung den 17. Platz.
Sabina Valbusa ist die Schwester des ebenfalls erfolgreichen Skilangläufers Fulvio Valbusa.
2005 Oberstdorf: 3. Platz Staffel, 5. Platz Teamsprint Freistil, 8. Platz 10 km Freistil, 16. Platz 15 km Verfolgung, 18. Platz 30 km klassisch Massenstart
2007 Sapporo: 6. Platz Staffel, 8. Platz Teamsprint Freistil, 13. Platz 10 km Freistil, 33. Platz 15 km Verfolgung
2009 Liberec: 5. Platz Staffel, 19. Platz 30 km Freistil Massenstart, 28. Platz 15 km Verfolgung
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