FC Barcelone

En 2006, il passe dans l'équipe junior. Il joue la saison 2006-2007 à cheval entre l'équipe junior et la deuxième équipe du Barça (le Barcelona Atlètic), alors entraînée par Pep Guardiola. Le Barça Atlètic parvient à monter en Segunda División B. Les excellentes prestations de Thiago ne passent pas inaperçues des grands clubs européens et Chelsea tente de le recruter alors que Thiago n'a que 16 ans. Cependant, Thiago préfère rester à Barcelone. Lors de la saison 2008-2009, Thiago Alcântara fait partie intégrante de la deuxième équipe du Barça qui est désormais entraînée par Luis Enrique.

Le 17 mai 2009, Thiago Alcântara fait ses débuts en première division face au RCD Majorque lors de la 36^e journée du championnat. Le 19 août, il dispute la deuxième mi-temps du Trophée Joan Gamper au Nou Camp face à Manchester City.

Depuis le 29 décembre 2009, Thiago s'entraîne avec la première équipe du FC Barcelone. Il est titularisé le 6 janvier 2010 lors du match aller de 8èmes de finale de la Coupe du Roi face à Séville. Le 20 février 2010, Thiago, entré en jeu à la place de Yaya Touré, marque son premier but en championnat avec l'équipe première du FC Barcelone face au Racing Santander, sur une passe de Lionel Messi.

Thiago contribue à la promotion en Segunda División (D2) du Barça Atlètic lors de la saison 2009-2010.

Le 17 janvier 2011, le FC Barcelone annonce sur son site que Thiago fera partie à tous les effets de la première équipe du Barça à partir de juin 2011^[6]. Le 2 février 2011, Thiago marque son premier but de la saison 2010-2011 à la 56^e minute face à Almería en Coupe du Roi où le Barca l'emporte par 3 à 0. En juin 2011, Thiago prolonge son contrat avec le FC Barcelone jusqu'en 2015 assorti d'une clause libératoire de 90 millions d'euros.

En 2011, il remporte cinq titres avec le FC Barcelone dont la Ligue des champions, la Liga et la Coupe du monde des clubs. Il fait partie du onze initial en finale de la Coupe du monde des clubs.

Bayern Munich

Le 16 juillet 2013, Thiago Alcântara rejoint le Bayern Munich pour un montant de 24.5 millions d'euros. Thiago rejoint Pep Guardiola qui l'avait lancé en équipe première au FC Barcelone.

Le 24 août 2013, il se fracture la cheville, ce qui le rend indisponible jusqu'en novembre.

Le 29 mars 2014, il souffre d'une déchirure partielle des ligaments internes du genou qui le laisse indisponible entre 4 et 6 semaines^[7].

Le 15 mai 2014, le club bavarois informe que l'international espagnol sera indisponible pour la finale de la Coupe d'Allemagne face au Borussia Dortmund ainsi que pour la Coupe du monde au Brésil^[8].

Entre 2015 et 2018, Thiago Alcântara joue peu au Bayern Munich, à cause notamment de la concurrence à son poste d'Arturo Vidal et de Xabi Alonso, recrutés respectivement en provenance de la Juventus et du Real Madrid par l'entraîneur catalan Pep Guardiola afin de pallier ses nombreuses absences pour cause de blessures. Son successeur Carlo Ancelotti semble par ailleurs privilégier cette même doublette.

Durant la saison 2019-2020 du Bayern Munich, en championnat comme en Ligue des Champions, Thiago s'est montré particulièrement décisif dans la conquête du titre bavaroise, grâce à son intelligence de jeu et son rôle de sentinelle, tout d'abord sous les ordres de l'entraîneur croate Niko Kovač, puis par Hansi Flick lors de sa prise de fonction le 3 novembre 2019^[9].

Thiago Alcântara est titulaire pendant la finale de la Ligue des Champions 2019-2020 gagnée 1-0 face au Paris Saint-Germain, et réalise un bon match avant de sortir à la 86e minute au profit de Corentin Tolisso.

Devenu un maître à jouer aux côtés des internationaux allemands Joshua Kimmich et Thomas Müller, le milieu bavarois s'illustre notamment par sa capacité de projection vers l'avant et par la précision de ses passes, avec un total de 90% de passes réussites depuis ses débuts en Bundesliga avec le Bayern Munich^[9].

Liverpool FC

Le 18 septembre 2020, Alcântara s'engage au Liverpool FC et échoit du numéro 6, le même que durant son passage au Bayern^[10]. Bien que non révélé par le club, la durée du contrat du joueur est de quatre ans et le montant du transfert est estimé aux alentours de 30 millions d'euros^[11].

Jürgen Klopp convoque Alcântara deux jours plus tard pour le match de la deuxième journée de Premier League face à Chelsea. Il remplace le capitaine Jordan Henderson en seconde période et se montre à l'aise dans le jeu, complétant 75 passes, un total supérieur à tous les joueurs adverses sur le match et un record sur une mi-temps depuis l'apparition des statistiques en 2002-03. Toutefois, Alcântara provoque un penalty que sauve Alisson et Liverpool s'impose 0-2^[12].