Младший брат действующего чемпиона мира MotoGP™ Марка Маркеса, Алекс Маркес начал свой путь на мировую арену в 2010 году, когда присоединился к команде Team Competition Monlau 125 в чемпионате FIM CEV Repsol. Он не участвовал в первой гонке чемпионата, так как ему не хватало пяти дней до минимального возраста, разрешённого для выступлений. Тем не менее, во второй гонке, прошедшей в Альбасете, он занял 11-е место. В том году он финишировал 11-м в общем зачёте с 24 очками. В 2011 году он был очень близок к тому, чтобы завершить сезон на вершине, но уступил своему старшему сопернику Алексу Ринсу. 2012 год оказался его годом: он выиграл титул CEV в Moto3™ и принял участие во множестве уайлд-кард гонок в чемпионате мира Moto3™, включая невероятное выступление на Гран-при Каталонии. В сезоне 2013 года он перешёл на полную занятость в команду Estrella Galicia 0,0 и одержал свою первую победу в Мотеги, заняв четвёртое место в общем зачёте. В 2014 году Маркес выиграл больше гонок и завоевал больше подиумов, что позволило ему завоевать титул чемпиона мира Moto3™.
Затем в 2015 году Маркес перешёл в Moto2™ с командой EG0,0 Marc VDS и провёл тяжёлый дебютный сезон с двумя финишами в топ-4, надеясь развить свой потенциал в следующем году, когда пилот и команда остались вместе в 2016 году. Он начал сезон с травмой руки, но затем завоевал свой первый подиум благодаря потрясающему заезду в МоторЛэнд Арагон, финишировав вторым после дуэли на последнем повороте. Одержав свою первую победу в среднем классе, оказавшись неудержимым на домашней трассе в Хересе, Маркес продолжил успех ещё одной домашней победой на Гран-при Каталонии. Затем, получив травму в середине сезона и потратив некоторое время на полное восстановление, гонщик из Серверы не смог бороться за титул, но занял четвёртое место в общем зачёте после ещё одной победы в Мотеги, ставшей тактическим шедевром. В 2018 году Маркесу удалось завоевать шесть подиумов, но за весь год он не одержал ни одной победы. Оставшись с командой ещё на один год, в 2019 году Маркес показал себя во всей красе. Пять побед и ещё пять подиумов позволили ему за одну гонку до конца сезона завоевать свой второй чемпионский титул, а после ухода Хорхе Лоренцо из MotoGP™ действующий чемпион мира Moto2™ надел цвета Repsol Honda, чтобы стать напарником своего брата Марка в 2020 году.
Пока для старшего из братьев Маркесов этот год стал годом, который хочется забыть, Алекс воспользовался моментом, завоевав два вторых места подряд на Гран-при Франции и Арагона. Он чуть не получил награду «Новичок года», заняв 14-е место в общем зачёте в свой дебютный сезон. В 2021 году он остался с Honda, но уже в составе LCR Honda Castrol под руководством Лучио Чеккинелло. Проблемный пакет Honda не позволил Маркесу найти свою настоящую форму, но 4-е место на Гран-при Алгарве напомнило о скорости, которой обладает Маркес. Оставшись с LCR в 2022 году, совершенно новый мотоцикл HRC не смог обеспечить улучшение результатов, и Маркес весь год не мог пробиться в топ-6. В 2023 году испанец пересел на чемпионский GP22 Баньяи, заменив Бастианини в Gresini Racing. Он завоевал два воскресных подиума, лучший из которых пришёлся на Малайзию, где он занял 2-е место, а также одержал победу в спринте в Сильверстоуне. В 2024 году его ждал второй сезон с Gresini Ducati, кульминацией которого стал Гран-при Германии, где он и его старший брат (и напарник) Марк вместе поднялись на воскресный подиум.
После 7-го места в чемпионате и сильной концовки сезона 2024 года Маркес вошёл в год с уверенностью и одной целью: завоевать свою первую победу в MotoGP. #73 разнёс все ожидания в 2025 году, одержав первую из своих трёх побед на Гран-при Испании и вписав своё имя в историю после того, как братья Маркес стали первыми родственниками, финишировавшими первым и вторым в чемпионате мира MotoGP. Теперь он вступает в сезон 2026 года с дополнительной мотивацией, стремясь увеличить количество своих подиумов и побед, оставаясь в Gresini Racing.