Alexia a toujours été une grande fan du FC Barcelone et a passé un an au centre de formation de Barcelone avant d’intégrer le centre de formation du RCD Espanyol pendant quatre ans. Alexia a intégré pour la première l’équipe nationale en 2010. Elle a ensuite signé avec le FC Barcelone en 2012 à seulement 18 ans et est devenue dès lors l’une des principales figures de l’équipe féminine du club, avec plus de 300 matches à son actif.
Le 6 janvier 2021, Alexia Putellas est devenue la première joueuse féminine et la première joueuse du Barça Femení à marquer au Camp Nou dans le cadre d’un match officiel. Elle a marqué le premier but contre le RCD Espanyol et a vu son équipe s’imposer avec un score de 5-0. Alexia est reconnue comme l’une des plus grandes footballeuses du monde.