Начал карьеру в НХЛ в хоккейной лиге Онтарио с великолепными показателями: 121 очко (49+72) в 54 матчах, после чего был приглашён в «Детройт». В преддверии плей-офф отыграл один матч и был отправлен в АХЛ до конца сезона. В 1951 году состоялся полноценный дебют хоккеиста. Впереди были долгие 23 сезона в «Ред Уингз».
Начало сезона 1951/52 провëл в составе «Индианаполис Кэпиталз» в АХЛ, но вскоре снова был вызван в «Ред Уингз», где стал играть в центре третьей тройки нападения с Метро Приста и Джонни Уилсоном. В регулярном сезоне игра Дельвеккио впечатляла. В плей-офф он не забил ни одного гола (отдал три голевых передачи). В первом сезоне получил кубок Стэнли.
На следующий год он занял место Сида Абеля в знаменитом «Конвейере» («Продакшн-лайн») Детройта. Так образовалась «Продакшн-лайн-2»: Хоу — Дельвеккио — Линдсей. По итогам сезона Алекс попал во второй состав символической сборной «Всех звёзд».
Дельвеккио помог «Детройту» выиграть Кубок Стэнли в 1954 и в 1955 годах[1]. В плей-офф 1955 года он забил 7 шайб и отдал 8 передач. А всего за два чемпионских плей-офф Алекс набрал в 23 матчах 24 очка (9+15) и получил три Кубка за четыре года
Дельвеккио помог «Детройту» выиграть Кубок Стэнли в 1954 и в 1955 годах. В плей-офф 1955 года он забил 7 шайб и отдал 8 передач. А всего за два чемпионских плей-офф Алекс набрал в 23 матчах 24 очка (9+15) и получил три Кубка за четыре года карьеры.
Получил травму лодыжки в сезоне 1956/57, из-за которой пропустил 22 игры.
Сезон 1958/59 Алекс начал на левом фланге атаки в тройке Норма Ульмана вместе с Хоу. Он был форвардом-универсалом, попадавшим в сборную «Всех звёзд» как на позиции центра, так и левого крайнего. До него попасть в число лучших игроков по итогам сезона, играя на разных позициях, удавалось лишь Диту Клэпперу и Сиду Абелю. В этом же сезоне Дельвеккио завоевал первый из своих трёх «Леди Бинг Трофи». Всего в матчах всех звёзд Дельвеккио принимал участие 13 раз.
Стабильные бомбардирские показатели, надёжная игра в плей-офф и авторитет в раздевалке стали основным критерием при выборе нового капитана. В 1962 году Дельвеккио выбрали капитаном «Детройта». Этот пост он занимал больше 10 лет, до окончания своей карьеры хоккеиста. Алекс был очень популярен у своих товарищей, а прозвище «Толстяк» он получил за своё круглое лицо.
Игровой спад Дельвеккио пришёлся на конец 1960-х. В начале сезона 1969/70, после первых 32 игр сезона в графе «голы» у капитана стоял «0». Это был самый долгий игровой кризис в его карьере.
Памела Энн Элдред[англ.] из Бирмингема, штат Мичиган, послала ему маленькую ювелирную иголку, которая была на ней, когда она выиграла титул «Мисс Америка». Алекс приладил украшение к своим подтяжкам и… стал забивать всем подряд[2]. Накануне 1969 года, он забил две шайбы «Бостон Брюинз», а несколько дней спустя сделал хет-трик в матче против «Флайерз».
30 октября 1970 года Дельвеккио забил свой 400-й гол и превзошёл показатели Бобби Орра[3]. Примечательно, что Дельвеккио ассистировал Хоу, когда тот забил 700-й гол в карьере, а следующий голевой пас Дельвеккио на Хоу принес Алексу 1000-е очко в карьере. Алекс стал третьим в истории НХЛ хоккеистом, набравшим 1000 очков, после Хоу и Жана Беливо.
Алекс Дельвеккио завершил карьеру игрока после окончания сезона 1973/74, получив «Приз Лестера Патрика». Отыграв за «Детройт» 24 года, Дельвеккио стал вторым после Хоу игроком, который провёл в одной команде более 20 лет.
Закончив карьеру игрока, Дельвеккио решил остаться в НХЛ несмотря на то, что его друг Горди пытался уговорить Алекса поиграть вместе с ним в «Хьюстон Аэроз» в ВХА. В НХЛ занял пост главного тренера «Ред Уингз» в ноябре 1973 года, сменив на должности Теда Гарвина. За четыре сезона его работы с 1973 по 1977 команда ни разу не пробилась в плей-офф, поэтому Алекса уволили.