Valencia började bäst och gjorde 1-0 redan i matchupptakten. Efter bara fyra minuter slog Roman Yaremchuk till på pass av Jose Gaya.
Laget ökade också ledningen till 2-0 i 27:e minuten, när Pepelu fick träff på straff. Med en dryg halvtimme kvar att spela fick Pepelu träff ännu en gång på straff och ökade ledningen för Valencia.
I 73:e minuten reducerade Gerard Moreno för Villarreal. Mer än så blev det dock inte för Villarreal.
Valencia har två segrar, en oavgjord och två förluster och 6–5 i målskillnad på de senaste fem matcherna, medan Villarreal har en vinst, en oavgjord och tre förluster och 6–13 i målskillnad.
För Valencia gör resultatet att man nu ligger på nionde plats i tabellen, medan Villarreal är på 13:e plats.
Söndag 14 januari 16.15 spelar Valencia borta mot Cadiz. Villarreal möter Las Palmas borta på Estadio Gran Canaria lördag 13 januari 14.00.