Alexander Gustafsson begann 2006 mit dem Training MMA, und davor trainierte er im Boxen, das er im Alter von etwa 10 Jahren begann. Er gewann 2003 im Alter von 16 Jahren die nationale Meisterschaft (Jugend-Junioren). In den Jahren 2008-2009 kehrte er schnell zum Boxen zurück, gewann einige Amateurturniere in Schweden und besiegte den schwedischen Schwergewichts-Boxmeister in einem Amateurkampf., Er sollte sogar im folgenden Jahr, 2010, an der nationalen Meisterschaft teilnehmen, für die er ein großer Favorit war. Im September 2009 unterschrieb er einen Zweijahresvertrag bei der UFC.November 2009 gab er sein Debüt in der UFC 105 gegen Jared Hamman. Gustafsson ließ Hamman mit einem geraden rechten Schlag fallen und gewann den Kampf über KO bei 0:41 in der ersten Runde. September 2013 im Main Event bei UFC 165 gegen den UFC Light Heavyweight Champion Jon Jones an und gewann damit den Titel.,
Obwohl Gustafsson als großer Außenseiter in diesem Kampf angesehen wurde, forderte er Jones im Gegensatz zu jedem früheren Anwärter heraus und nahm den Champion zum ersten Mal in seiner Karriere nieder. Gustafsson verlor letztlich eine etwas knappe und umstrittene Entscheidung. Nach dem Kampf, bevor er ins Krankenhaus geschickt wurde, sagte Jones, Gustafsson habe ihm den härtesten Kampf seiner Karriere gegeben. Seitdem hat Gustafsson verdienten Kämpfern wie Manuwa, Johnson und Cormier gegenübergestanden und sich so seinen rechtmäßigen Platz in den Top-Rängen der Division Light Heavyweight verdient.