En diciembre de 2009, tras terminar su contrato con el Rubín, ficha por el Valencia CF por tres temporadas.
[1] Su paso por el Valencia CF fue convulsionado, ya que el entrenador Unai Emery, decidió no contar con el jugador argentino.
Metió su primer gol en el retorno al Monumental por la vigésima fecha frente a Independiente Rivadavia en la victoria 3-0.
Luego de una polémica pelea entre Matias Almeyda y Daniel Passarella, Domínguez, junto a Fernando Cavenaghi no son más tenidos en cuenta y se retiran de la institución.
Donde jugó una temporada disputando 33 partidos y marcando 5 goles con la camiseta del Rayo.