Alexia växte upp som ett stort FC Barcelona-fan och gick ett år i Barcelonas ungdomsakademi innan hon tillbringade fyra år i RCD Espanyols ungdomsakademi. Hennes första debut i landslaget skedde redan 2010. Alexia skrev sedan på för FC Barcelona 2012 när hon bara var 18 år gammal och har sedan dess varit en av huvudstjärnorna i FC Barcelonas damlag och har spelat över 300 matcher för klubben.

Den 6 januari 2021 blev Alexia Putellas den första damspelaren och Barça Femení-spelaren att göra mål på Camp Nou i en officiell match. Hon gjorde det första målet mot RCD Espanyol som slutade i en 5–0-seger. Alexia anses som en av de bästa kvinnliga fotbollsspelarna i världen.