Основные направления практической и научной деятельности затрагивают широкий спектр проблем детского здравоохранения: организацию и оказание медицинской помощи детям с неотложной патологией и травмой; изучение эпидемиологических особенностей черепно-мозговой травмы у детей в России; разработка и внедрение системы этапной мультидисциплинарной реабилитации детей c острыми тяжелыми приобретенными травматическими повреждениями (нейротравма, скелетная травма, минно-взрывная травма, пр.) и хирургической патологией, а также медико-конвергентного подхода в детской реабилитации; изучение качества жизни детей с разной патологией; оптимизация стационарной педиатрической помощи.

В 1999 г. защитила кандидатскую диссертацию по теме «Экспертиза и управление качеством медицинской помощи детскому населению» (по двум специальностям - Педиатрия и Общественное здоровье и здравоохранение).

В 2004 г. защитила докторскую диссертацию на тему «Пути оптимизации стационарной помощи детскому населению региона (по материалам Республики Татарстан)» также по двум специальностям Педиатрия» и «Общественное здоровье и здравоохранение».

1999-2005 г.г. — ассистент кафедры детской хирургии с ПДО Казанского государственного медицинского университета (по совместительству)

2017 г. — по настоящее время — старший преподаватель Учебно-клинического отдела Государственного бюджетного учреждения здравоохранения города Москвы «Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии — Клиника доктора Рошаля» Департамента здравоохранения города Москвы.

Член диссертационного Совета ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей Минздрава России».

Заместитель главного редактора научно-практического журнала «Физическая и реабилитационная медицина», член редколлегии научно-практических журналов «Раны и раневая инфекция» и «Здоровье и образование XXI века.

Член профильной Комиссии при главном детском реабилитологе МЗ РФ, член Союза реабилитологов России, член Союза педиатров России, член Всемирной Федерации по нейрореабилитации (WFNR).

Опубликовано около 300 научных работ в ведущих научных изданиях, 5 монографий, имеются 10 патентов и авторских свидетельств, более 10 методических и клинических рекомендаций. Под руководством Валиуллиной С.А. защищено 8 кандидатских и 2 докторских диссертации, в настоящее время готовятся еще 1 докторская и 2 кандидатских диссертаций.