Héctor Bellerín är född i Badalona, Spanien[3] och startade sin klubbkarriär i FC Barcelona där han spelade för klubbens ungdomslag.[4] Han flyttade till Arsenal sommaren 2011 och skrev på sitt första proffskontrakt med klubben i juli 2013.[5] Bellerín spelade sin första tävlingsmatch med Arsenals A-lag 25 september 2013 mot West Bromwich Albion då han kom in som avbytare i 95:e matchminuten mot Mikel Arteta.[6]
Den 16 september 2014 gjorde Bellerin sin Uefa Champions League-debut i en bortamatch mot Borussia Dortmund.[7] En månad senare debuterade han i Premier League mot Hull City.[8] Under vintern 2014–2015 lyckades Bellerín etablera sig på högerbacksplatsen till följd av skador på Mathieu Debuchy, och sviktande form på Calum Chambers. Sitt första mål gjorde han i en 5–0-seger mot Aston Villa i februari 2015.[9] Han gjorde också Arsenals 1–0-mål i en hemmamatch mot Liverpool i april, en match som Arsenal slutligen vann med 4–1.[10]
I november 2016 skrev Héctor Bellerín på ett långtidskontrakt med Arsenal.[11]
Säsongen 2018/2019 spolierades till stor del av skador. Efter en lättare muskelskada i oktober råkade han ut för en lårskada som höll honom borta från spel från 17 december till 11 januari 2019. I återkomsten mot Chelsea den 19 januari fick han en knäskada, och först i september 2019 kunde han göra comeback – och noterades för en assist – i 5–0-segern mot Nottingham Forest i Ligacupen.[12][13]
Den 31 augusti 2021 lånades Bellerín ut till Real Betis på ett säsongslån.[14]
Den 1 september 2022 värvades Bellerín på fri transfer av Barcelona, som han tidigare representerade som junior.[15]