Alexander Gustafsson rozpoczął treningi MMA w 2006 roku, a wcześniej trenował boks, który zaczął, gdy miał około 10 lat. W 2003 roku, w wieku 16 lat, zdobył mistrzostwo kraju (poziom Młodzieżowy-junior). W latach 2008-2009 szybko powrócił do boksu, wygrywając kilka amatorskich turniejów w Szwecji i pokonując w amatorskiej walce mistrza Szwecji w wadze ciężkiej., W 2010 roku został powołany do kadry na mistrzostwa kraju, w których był faworytem do zwycięstwa. Karierę bokserską zakończył jednak po podpisaniu kontraktu z UFC we wrześniu 2009 roku.
zadebiutował w UFC przeciwko Jaredowi Hammanowi 14 listopada 2009 na UFC 105. Gustafsson pokonał Hammana prawym ciosem i wygrał walkę przez KO w 0: 41 w pierwszej rundzie. Po drodze złożonej głównie ze zwycięstw Gustafsson zdobył tytuł i 21 września 2013 zmierzył się z mistrzem UFC w wadze półciężkiej Jonem Jonesem w main Evencie na UFC 165.,
pomimo tego, że Gustafsson był postrzegany jako wielki słabszy w tej walce, wyzwał Jonesa, w przeciwieństwie do żadnego z poprzednich pretendentów, po raz pierwszy w swojej karierze. Gustafsson ostatecznie przegrał jednogłośną i kontrowersyjną decyzję. Po walce, zanim został wysłany do szpitala, Jones powiedział, że Gustafsson dał mu najtrudniejszą walkę w karierze. Od tego czasu Gustafsson zmierzył się z takimi zawodnikami jak Manuwa, Johnson i Cormier, zdobywając tym samym należne mu miejsce w czołówce dywizji wagi półciężkiej.