Seurajoukkueura
Alex Sandro aloitti ammattilaisuransa kasvattajaseurassaan Athletico Paranaensessa, jossa hän pelasi 17 Brasilian Série A:n ottelua vuosina 2008–2009. Hän siirtyi helmikuussa 2010 uruguaylaisen Deportivo Maldonadon omistukseen, joka lainasi hänet maaliskuussa 2010 brasilialaiseen Santosiin. Hän voitti Copa do Brasilin 2010 ja Copa Libertadoresin, jossa pelasi 11 ottelua, vuonna 2011. Brasilian pääsarjassa hän pelasi Santosissa 30 ottelua ja teki yhden maalin.
Kesällä 2011 Alex Sandro siirtyi portugalilaisseura Portoon 9,6 miljoonan euron siirtokorvauksella. Hän pelasi seurassa neljän kauden aikana 87 Primeira Ligan ottelua, joissa hän teki kolme ja syötti yhdeksän maalia. Hän voitti Portugalin-mestaruuden kausilla 2011–2012 ja 2012–2013 sekä Portugalin supercupin 2013. Mestarien liigassa pelaamissaan 21 ottelussa hän syötti kolme maalia. Eurooppa-liigassa hän pelasi kuusi ottelua.
Alex Sandro siirtyi italialaiseen Juventukseen 28 miljoonan euron siirtosummalla elokuussa 2015. Hän pelasi yhdeksän kauden aikana 230 Serie A:n ottelua, joissa hän teki 14 ja syötti 23 maalia. Kausittain hän pelasi 22–31 liigaottelua, paitsi viimeisellä kaudella vain 16 ottelua. Hän voitti viisi peräkkäistä Italian-mestaruutta kausilla 2015–2020. Italian cupin hän voitti 2016, 2017, 2018, 2021 ja 2024 sekä Italian Supercupin 2018. Pelaamissaan 57 Mestarien liigan ottelussa hän teki yhden maalin ja antoi kuusi maalisyöttöä. Hän pelasi täyden ajan tappiollisessa loppuottelussa 2017. Eurooppa-liigassa hän pelasi viisi ottelua.
Sandro siirtyi Brasilian Série A:ssa pelaavaan Flamengoon ilmaissiirrolla elokuussa 2024.
Maajoukkueura
Alex Sandro voitti Brasilian joukkueessa alle 20-vuotiaiden maailmanmestaruuden 2011. Hän pelasi avauskokoonpanossa Brasilian toisessa alkulohko-ottelussa mutta joutui loukkaantumisen vuoksi vaihtoon jo 13 minuutin pelin jälkeen. Hän saavutti olympiahopeaa Lontoon olympialaisissa 2012. Hän pelasi kolmessa ottelussa, mutta otettiin loppuottelussa vaihtoon jo 32. minuutilla.
Alex Sandro voitti Brasilian A-maajoukkueessa Copa Américan 2019. Hän pelasi täydet minuutit välierässä ja loppuottelussa sekä tuli vaihdosta kentälle kahdessa aiemmassa ottelussa. Vuoden 2021 Copa Américassa hän pelasi kolmessa alkulohko-ottelussa Brasilian saavuttaessa hopeaa. MM-kilpailuissa 2022 hän oli avauskokoonpanossa Brasilian kahdessa ensimmäisessä ottelussa. Seuraavista kahdesta ottelusta hän oli lihasvamman vuoksi sivussa ja pelasi tappiollisessa puolivälierässä jatkoajan viimeiset 15 minuuttia. MM-kilpailujen 2022 jälkeen hän oli yli kaksi vuotta poissa Brasilian maajoukkueesta ja pelasi seuraavan kerran Brasilian maajoukkueessa kesäkuussa 2025 MM-karsintaottelussa Ecuadoria vastaan. Brasilian päävalmentaja Carlo Ancelotti nimesi 19. toukokuuta 2026 Alex Sandron Brasilian lopulliseen joukkueeseen vuoden 2026 MM-kilpailuihin. MM-kilpailuissa 2026 Alex Sandro tuli vaihdosta kentälle kolmannessa alkulohko-ottelussa Skotlantia vastaan, mutta ei pelannut turnauksessa muissa otteluissa.
Alex Sandro on pelannut kaikkiaan 46 A-maaottelua ja tehnyt kaksi maalia: lokakuussa 2018 ystävyysottelussa Saudi-Arabiaa ja Copa Américassa 2021 Perua vastaan.
Brasilia
Olympialaiset
Hopeaa
Kultaa