A 35 éves labdarúgó a Real Sociedadnál nevelkedett, majd 2013-ban szerződött a Real Madridhoz, mellyel négy trófeát nyert, a Bajnokok Ligájában, a klubvilágbajnokságon és az Európai Szuperkupában is diadalmaskodott a csapattal, emellett a spanyol Király-kupát mindkét spanyol klubjával elhódította egy-egy alkalommal.
Illarramendi 2015-ben, két idény után tért vissza Madridból a Sociedadhoz, ahol újabb nyolc évet húzott le, mielőtt 2023-ban az Egyesült Államokba, a Dallashoz szerződött. A spanyol középpályás a texasi csapatnál töltött másfél éve után 2025 januárjában távozott, azóta szabadon igazolható volt, ám most megtalálta új klubját, a hongkongi élvonal legutóbbi idényében negyedik helyen végző, Vadócz Krisztiánt korábban foglalkoztató Kitchee SC-t, amelynél az 5-ös mezszámot viseli.
„Asier egy magas minőséget képviselő labdarúgó. Tapasztalatával és vezetői képességeivel nagy előnyt jelent a csapatnak és a klubnak is. Alig várom, hogy lássam játszani a Kitchee-ben, mert ő az a játékos, akire szükségünk van a rendszer és a játékstílus szempontjából” – idézte a Kitchee vezetőedzőjét, a szintén spanyol Inigo Calderónt a klub Instagram-oldala.