Né à São Bernardo do Campo, au Brésil, Alex Pereira grandit dans un environnement très modeste. Au sein d'une famille nombreuse, il arrêté l'école à 12 ans pour travailler dans un atelier de pneus, afin de subvenir aux besoins de sa famille. Très rapidement durant son adolescence, il est confronté à l'alcoolisme, consommant jusqu'à un litre d'alcool par jour à l'âge de 16 ans. Participant à des bagarres dans la rue, il découvre alors qu'il est plutôt bon dans le combat. Conscient de ses problèmes et cherchant à s'en sortir, à 21 ans, il découvre le kick-boxing, une discipline qui transformera sa vie et lui permettra d'échapper à cette spirale négative.
Pereira se distingue rapidement dans le monde du kick-boxing grâce à sa puissance de frappe exceptionnelle, notamment son crochet du gauche dévastateur qui lui vaut rapidement son surnom de "Poatan", signifiant "main de pierre". Devenant rapidement champion national amateur dans sa catégorie de poids, il est promis à un brillant avenir par ses entraineurs. À une condition : qu'il arrête définitivement l'alcool et qu'il se donne corps et âme dans le sport. Suivant ces conseils, il intègre le Glory, la plus prestigieuse organisation de kickboxing au monde. Il y devient double-champion en remportant les titres des poids moyens et mi-lourds, une performance rare dans ce sport.
En parallèle de sa carrière dans le kickboxing qu'il arrêtera en 2021, Alex Pereira se lance dans le MMA. Spécialiste du pieds-poings, il doit apprendre les rudiments d'un sport autrement plus complet avec les phases de sol et de lutte. Ne s'impliquant que très peu dans cette discipline car toujours engagé dans le kickboxing, Pereira perd son premier combat de MMA en 2015, face à Quemuel Ottoni par soumission dans le 3e round.
Enchainant ensuite 3 victoires consécutives en MMA en l'espace de 4 ans, Alex Pereira s'investit vraiment dans la discipline à partir de 2021, moment où l'UFC décide de le recruter. Une signature alors qu'il présente un maigre bilan de 3 victoires pour 1 défaite à l'époque.
En 2021, Alex Pereira fait ses débuts à l'Ultimate Fighting Championship face à Andreas Michailidis. Il s'impose par TKO sur un coup de genou sauté. Grâce à ses précédentes victoires en kick-boxing, notamment contre Israel Adesanya, il attire rapidement l'attention. Enchainant ensuite deux succès, dont un par KO contre Sean Strickland, il affronte Adesanya pour le titre des poids moyens en novembre 2022. Un combat remporté par KO au cinquième round, lui permettant ainsi de devenir champion de la catégorie.
Défait par Adesanya lors de la revanche en avril 2023, il décide de monter de catégorie et de s'établir chez les lourds-légers. Battant difficilement Jan Blachowicz pour ses débuts dans la division, il est propulsé face au champion Jiri Prochazka en fin d'année 2023. Venant à bout du Tchèque par KO, il obtient ainsi la ceinture des moins de 93 kilos.
Après cela, Pereira devient inarrêtable. En 2024, il défend sa ceinture avec succès face à Hill, Prochazka et Rountree, finissant à chaque fois ses adversaires avant la limite. Un enchainement qui lui permet de glaner le trophée de "meilleur combattant de l'année" à la cérémonie des MMA Awards.
Après sa victoire contre Adesanya, Pereira défend son titre avec succès avant de subir une défaite lors de la revanche contre le même adversaire en 2023. Suite à cette défaite, il décide de monter en catégorie de poids pour relever de nouveaux défis.
La rivalité entre Pereira et Adesanya est l'une des plus marquantes de l'histoire récente du MMA. Après deux victoires en kick-boxing contre Adesanya, dont une par KO, Pereira le bat à nouveau en MMA pour le titre des poids moyens. Cependant, lors de la revanche en 2023, Adesanya prend sa revanche en remportant le combat par KO, récupérant ainsi son titre et infligeant à Pereira sa première défaite à l'UFC.
Cette rivalité a notamment permis à Alex Pereira d'intégrer l'UFC et d'y avoir un parcours facilité jusqu'au titre.