Alex De Angelis ha esordito con delle minimoto nel 1995 ed è approdato al motomondiale nel 1999 nella classe 125 con la Honda RS 125 R del team Matteoni Racing, correndo come wildcard il GP di San Marino. Nel 2000 diventa pilota titolare, continuando a correre nel team Chupa Chups Matteoni Racing con compagno di squadra Toni Elías e terminando la stagione al 18º posto con 41 punti, ottenendo come miglior risultato due sesti posti (Pacifico e Australia).

Nel 2001 termina la stagione al 14º posto con 63 punti, ottenendo come miglior risultato due sesti posti (Australia e Brasile). Nel 2002 passa all’Aprilia, nel team Safilo Oxydo Race LCR con compagno di squadra Lucio Cecchinello, ottenendo un secondo posto in Germania e una pole position in Repubblica Ceca e terminando la stagione al 9º posto con 87 punti. Nel 2003 passa al team Globet.com Racing, con compagno di squadra Gino Borsoi, ottenendo sei terzi posti (Spagna, Catalogna, Germania, Repubblica Ceca, Portogallo e Brasile) e quattro pole position (Giappone, Repubblica Ceca, Portogallo e Comunità Valenciana) e terminando la stagione 2º con 166 punti, alle spalle dello spagnolo Daniel Pedrosa.

Nel 2004 ha esordito nella classe 250 con l’Aprilia RSV 250 del team ufficiale Aprilia Racing, ottenendo un secondo posto in Australia, un terzo posto in Germania e una pole position in Gran Bretagna e terminando la stagione al 5º posto con 147 punti. Nel 2005 viene confermato dal team MS Aprilia Italia Corse ottenendo due secondi posti (Germania e Malesia), due terzi posti (Spagna e Italia) e due pole position (Germania e Turchia) e terminando la stagione al 7º posto con 151 punti.

Nel 2006 si sposta nel team Master – MVA Aspar, ottenendo la sua prima vittoria nel GP della Comunità Valenciana, oltre a sette secondi posti (Spagna, Italia, Olanda, Gran Bretagna, Germania, Australia e Giappone) e tre terzi posti (Catalogna, Malesia e Portogallo); termina la stagione al 3º posto con 228 punti. Nel 2007 ottiene sei secondi posti (Qatar, Italia, Catalogna, Gran Bretagna, Paesi Bassi e Comunità Valenciana), due terzi posti (Francia e Germania) e una pole position in Gran Bretagna e terminando la stagione al 3º posto con 235 punti.

Nel 2008 ha debuttato in MotoGP con la Honda RC212V del team San Carlo Honda Gresini terminando la stagione al 14º posto con 63 punti e ottenendo come miglior risultato due quarti posti (Italia e Germania). L’anno dopo ottiene il primo podio nella classe maggiore a Indianapolis, con un secondo posto. A fine stagione è 8º con 111 punti.

Nel 2010 passa in Moto2 ingaggiato dal RSM Team Scot con una Force GP210. Durante lo stesso anno viene chiamato in MotoGP dal team Interwetten Honda MotoGP per sostituire l’infortunato Hiroshi Aoyama dal Gran Premio di Germania al Gran Premio della Repubblica Ceca.

Ottiene un secondo posto in Malesia e pole position con successiva vittoria in Australia, la seconda della sua carriera. In Portogallo giunge terzo. Nel 2011 viene confermato come pilota del team JiR Moto2 e continua a guidare l’unica MotoBi in Moto2. Giunge terzo in Germania, mentre a Phillip Island ottiene pole position e vittoria. Termina la stagione al 4º posto con 174 punti.

Nel 2012 passa al team Forward Racing, iniziando la stagione alla guida di una Suter MMX per poi passare dal GP d’Olanda ad una FTR M212. Ottiene una vittoria in Malesia e un terzo posto in Germania.

Nel 2013 rimane nello stesso team alla guida di una Speed Up SF13. Nel corso dello stesso anno viene chiamato in MotoGP dal team Pramac Racing per correre con la Ducati Desmosedici il GP degli Stati Uniti d’America, terminato in 11ª posizione, in sostituzione dell’infortunato Ben Spies. In Moto2 ottiene come miglior risultato due quinti posti (Germania e Australia) e termina la stagione al 14º posto con 81 punti. Nel 2014 passa al team Tasca Racing, alla guida di una Suter MMX2.Nel 2015 passa al team Octo IodaRacing che gli affida una ART. Chiude la stagione al ventottesimo posto in classifica con 2 punti.

Nel 2016 si trasferisce nel campionato mondiale Superbike, guidando un’Aprilia RSV4 RF gestita dal team IodaRacing. In occasione del Gran Premio di Germania sul circuito del Lausitzring in gara 2 con pista bagnata, ottiene il suo primo podio nel mondiale Superbike giungendo secondo alle spalle del vincitore Jonathan Rea . Chiude la sua stagione d’esordio nel mondiale Superbike al tredicesimo posto con novantasei punti ottenuti.

Prende parte al mondiale Superbike anche per la stagione 2017, spostandosi però al team Pedercini Racing SC-Project con una Kawasaki ZX-10R. Termina anticipatamente la collaborazione col team dopo la gara di Laguna Seca, il suo posto in squadra viene preso da Riccardo Russo . Sempre nel 2017 partecipa ai Gran Premi di Gran Premio di Gran Bretagna e Malesia nella classe Moto2 in sella ad una Kalex Moto2 del team Tasca Racing in sostituzione dell’infortunato Xavier Siméon, e al Gran Premio di San Marino in sella ad una Suter MMX2 del team Dynavolt Intact GP, in sostituzione dell’infortunato Marcel Schrötter Nel motomondiale ha totalizzato 5 punti. I punti ottenuti nel mondiale Superbike nella prima parte di stagione gli consentono di chiudere al diciannovesimo posto in classifica piloti.

Alex De Angelis sarà il pilota di Octo Pramac MotoE nella prima storica stagione 2019 di MotoE

E’ terminata la prima stagione del campionato MotoE.

Alex De Angelis ha raggiunto la 7° posizione, con un totale di 47 punti, conquistando la pole position nella gara del GP Octo di San Marino.