Hver fuldmåne slår nordens berygtede seriemorder, Varulven, til, og denne nat bliver det i København. Da 17-årige Nora læser, at hans seneste offer kun var et par kilometer fra, hvor hun bor, sniger hun sig ud i mørket for at se et rigtigt gerningssted, mens politiet suser rundt i byen efter morderen.

Nora er nemlig desperat efter, at der skal ske noget spændende. Hendes hverdag er fyldt med lektier og hendes forældres forventning om, at hun bliver ligesom dem. Senest forsøgte Nora at jage meningsløsheden på flugt med en konfettikanon i engelsktimen, og det har fået gymnasiet til at true med udsmidning. Men Nora er stadig overbevist om, at hendes liv kan blive et eventyr, hvis bare hun tør tage chancen.

Mod al forventning møder Nora seriemorderen på en mørk villavej, hvor hun fra sit skjul er så heldig at se ham forvandle sig. Seriemorderen Varulven er en ægte varulv. Og han er ikke den eneste, for han jagter en dreng på hendes egen alder, der også kan forvandle sig til en ulv.

Noras begejstring bliver endnu større, da hun næste dag på gymnasiet møder drengen, og hun forsøger med det samme at få ham til at indvi hende i hans verden. Drengen – Lauge – er ikke villig til bare at dele ud af sine hemmeligheder, men han vil gerne gå på date med Nora, og før hun ved af det, er hun blevet lidt forelsket i ham. Det synes Noras barndomsveninde er en rigtig dårlig idé, og samtidig opsøges Nora af en 3. g’er, der advarer hende mod Lauge. 3. g’eren påstår, at Lauge vil narre Nora til at stole på sig, men at ligesom seriemorderen er Lauge også ude efter bytte.

Mens Nora beslutter, hvem hun skal stole på, nærmer næste fuldmåne sig, og spørgsmålet er, hvem der bliver varulvenes næste offer.

Skrevet i en humoristisk tone er Varulve i Valby er en romantisk coming of age-historie med horrorelementer, der handler om at risikere alt for at opnå en drøm.