Играчку каријеру је почео у Реал Сосиједаду. Једну сезону је провео на позајмици у Еибару. Убрзо је постао капитен Сосиједада. У сезони 2002/03. с клубом је био вицепрвак Ла лиге. У августу 2004. прешао је у Ливерпул. У дебитантској сезони с клубом освојио је Лигу шампиона. Постигао је изједначујући гол у финалу такмичења против Милана (3 : 3, пенали: 3 : 2). Следеће сезоне с клубом је био првак ФА купа и Комјунити шилда.
У Реал Мадрид је прешао пред почетак сезоне 2009/10. У мадридском клубу је провео пет сезона и за то време био првак Ла лиге 2011/12. и Лиге шампиона 2013/14. Потписао је за Бајерн Минхен 2014. С Бајерном је трипут био првак Бундеслиге. Играчку каријеру је завршио 2017.[7]
Годину дана након завршетка играчке каријеру почео је тренерску. Најпре је тренирао омладинце Реал Мадрида а у јуну 2019. постао је тренер резервне екипе Реал Сосиједада. У својој другој сезони клуб је одвео у Другу лигу Шпаније. Напустио је клуб маја 2022. Пет месеци касније именован је за новог тренера Бајер Леверкузена. Историјски подвиг је остварио у својој другој сезони с клубом (2023/24) када је освојена Бундеслига што је била прва титула за Леверкузен у домаћем првенству од оснивања клуба.
Каријера
Алонсо је за Ливерпул потписао 2004. Одиграо је 210 утакмица и постигао 19 голова. Јуна 2007. Алонсо потписује петогодишњи уговор, али је већину времена провео ван терена због повреде. Алонсова последња сезона је била 2008/09. после које прелази у Реал Мадрид.[8]
Дана 29. августа 2014. Алонсо је прешао у Бајерн Минхен потписавши двогодишњи уговор.[9]