Alexia a toujours été une grande fan du FC Barcelone et a passé un an au centre de formation de Barcelone avant de rejoindre le centre de formation du RCD Espanyol pour quatre ans. Alexia intègre pour la première fois l’équipe nationale en 2010. Elle signe ensuite en 2012, à 18 ans seulement, avec le FC Barcelone et devient dès lors l’une des principales figures de l’équipe féminine du club, avec plus de 300 matchs à son actif.

Le 6 janvier 2021, Alexia Putellas devient la première joueuse féminine et la première joueuse du Barça Femení à marquer au Camp Nou dans le cadre d’un match officiel. Elle marque le premier but contre le RCD Espanyol et voit son équipe s’imposer avec un score de 5-0. Alexia est considérée comme l’une des plus grandes footballeuses du monde.