Alexander Gustafsson ha iniziato ad allenarsi MMA nel 2006, e prima ancora si è allenato nel pugilato che ha iniziato quando aveva circa 10 anni. Ha vinto il campionato nazionale (livello giovanile-junior) nel 2003, all’età di 16 anni. Nel 2008-2009 ha fatto un rapido ritorno al pugilato, vincendo alcuni tornei amatoriali in Svezia e sconfiggendo il campione svedese dei pesi massimi in un combattimento amatoriale., Era impostato per competere nel campionato nazionale anche l’anno successivo, 2010, per il quale era un grande favorito per vincere. Tuttavia, la sua carriera di pugilato appena risvegliata si è conclusa quando ha firmato con l’UFC nel settembre 2009.
Ha fatto il suo debutto in UFC contro Jared Hamman il 14 novembre 2009 a UFC 105. Gustafsson lasciò Hamman con un pugno dritto e vinse il combattimento per KO a 0: 41 nel primo round. Dopo una strada composta per lo più da vittorie Gustafsson ha guadagnato una title shot e ha affrontato il campione dei pesi massimi leggeri UFC Jon Jones il 21 settembre 2013 nel main event di UFC 165.,
Nonostante sia stato visto come un grande perdente in arrivo in questa lotta, Gustafsson ha sfidato Jones a differenza di qualsiasi concorrente precedente, prendendo il campione per la prima volta nella sua carriera. Gustafsson alla fine perse una decisione unanime e controversa. Dopo il combattimento, prima di essere mandato in ospedale, Jones disse che Gustafsson gli aveva dato la lotta più dura della sua carriera. Da allora Gustafsson ha affrontato combattenti meritevoli come Manuwa, Johnson e Cormier, guadagnandosi così il suo giusto posto nei primi ranghi della divisione dei pesi massimi leggeri.