Carreira
Primeiros anos
Formado nas categorias de base do Colo-Colo, Loyola iniciou a carreira profissional emprestado ao Fernández Vial em 2020. Em 2021, assinou em definitivo com a equipe.
Fernández Vial
Ele daria o salto para o futebol profissional ao ser emprestado ao clube Fernández Vial para a temporada de 2020. Após ser coroado campeão da Segunda Divisão Profissional naquela temporada, após a promoção ele foi transferido permanentemente para o time preto e branco, após a direção esportiva do Colo-Colo, liderada por Marcelo Espina, decidir não lhe oferecer um contrato como jogador profissional.
Após seu rebaixamento da categoria prata do futebol chileno em fevereiro de 2023 foi anunciado como novo jogador do Huachipato na Primeira Divisão chilena.
Huachipato
Em Huachipato, ele seria considerado para o time principal sob o comando do DT Gustavo Álvarez, onde teve seus primeiros minutos na Primeira Divisão chilena. Durante a temporada de 2023, Huachipato teve um início explosivo, vencendo seus primeiros 4 jogos, uma intensidade que durou e manteve o steel cast nas posições de topo durante todo o ano. Durante sua primeira temporada em Huachipato, Felipe Loyola teve uma arrancada explosiva, passando de apenas 6 minutos de jogo para vencer a disputa na ponta direita, para Joaquín Gutiérrez no segundo, sendo praticamente um titular inabalável. O rápido desenvolvimento como jogador, somado à sua versatilidade, levou Loyola a ser considerado pela seleção chilena, estreando em 17 de outubro de 2023, além de ser convocado para a seleção Pan-Americana, onde conquistou a medalha de prata nos Jogos Pan-Americanos de 2023.
Ele terminou o ano como campeão da Primeira Divisão com Huachipato, conquistando seu primeiro título na mais alta divisão do futebol profissional do Chile, sendo considerado por muitos um dos melhores jogadores da temporada de 2023 e atraindo a atenção de vários clubes chilenos e estrangeiros.
Na temporada de 2024, ele foi fundamental para a classificação do Huachipato para as oitavas de final da Copa Sul-Americana de 2024, marcando na histórica vitória sobre o Grêmio em Porto Alegre por 2 a 0, e disputou sua última partida pelo time steel no jogo de volta contra o Racing Club de Montevidéu para os play-offs das oitavas de final, empatando 3-3 no placar agregado e vencendo por 3-0 nos pênaltis.
Independiente
Em 10 de agosto de 2024, ele foi anunciado como novo jogador do Independiente na Primeira Divisão Argentina, com contrato de 4 anos. Entre abril e julho de 2025, houve rumores de ofertas do Independiente vindas do futebol alemão, onde o jogador sairia em troca de 20 milhões de euros, uma das maiores vendas da história do clube.
Pisa
Em janeiro de 2026, Felipe Loyola foi negociado pelo Independiente com o Pisa, da Itália. O clube italiano acertou a compra de 70% dos direitos econômicos do meio-campista chileno por cerca de 7 milhões de euros, com opção de adquirir os 30% restantes por aproximadamente 4,25 milhões de euros.
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