Alexia ha trascorso un anno nelle giovanili dell'FC Barcelona, che ha sempre tifato, prima di passare quattro anni nelle giovanili dell'RCD Espanyol. Il suo debutto in nazionale risale al 2010. Alexia ha poi firmato con il Barcellona nel 2012, a soli 18 anni, e da allora ha sempre spiccato nella squadra femminile del club, con oltre 300 partite giocate.
Il 6 gennaio 2021, Alexia Putellas è diventata la prima giocatrice del Barça Femení a segnare in una partita ufficiale, al Camp Nou. Il suo goal è stato il primo della partita contro l’RCD Espanyol, terminata con una vittoria di 5-0. Alexia è oggi ritenuta una delle migliori calciatrici al mondo.
Nel 2024, con il Barcellona, Alexia ha vinto otto campionati, otto Copa de la Reina e tre trofei UEFA Women's Champions League. Il suo maggiore successo con la nazionale è arrivato nel Mondiale 2023, quando la Spagna è stata incoronata campione.
Dopo un'altra stagione fantastica, Alexia è stata nominata per il Pallone d'Oro nel settembre 2024.
