Alex swoją aktorską karierę rozpoczął w 2005 roku. Zadebiutował na dużym ekranie rolą w filmie 'Tom Brown's Schooldays', gdzie zagrał główną postać - Toma Browna, za którą otrzymał bardzo dobre recenzje.
To właśnie w tym filmie zobaczył go Anthony Horowitz, autor powieści 'Stormbreaker' i zaproponował, aby wziął udział w kastingu. Alex pokonując 500 innych kandydatów dostał rolę Alexa Ridera. W tym samym czasie dostał proppozycję odegrania głównej roli w filmie 'Eragon', jednak zdecydował się na współpracę z Anthonym. Stormbreaker został wydany w dniu 21 lipca 2006 roku w Wielkiej Brytani, 6 października 2006 roku w Stanch Zjednoczonych, 21 września 2006 roku w Australii, a w Polsce 10 listopada 2006 roku. Przegląd wyników był dla aktora korzystny, zauważono, że Alex czuje się swobodnie jako aktor. Media donosiły, że Alex Pettyfer stał się idolem nastolatek, jednak nie wziął udziału w ekranizacji dugiej części powieści, ponieważ był zbyt dojrzały do tej roli.
Nastepnie Alex pojawił się w 'Wild Child', na planie filmowym w Kalifornii i Yorkshire. Część zdjęć była kręcona w Cobham Hall Girl's School w hrabstwie Kent. W tym filmie wcielił się w postać Freddy'ego Kingsley'a u boku Emmy Roberts.
W 2009 roku aktor wcielił się w postać Bradley'a - bezdusznego przywódcy grupy młodzieży w filmie 'Tormented'.
Wkrótce zagrał w 'Bestii', filmie opartym na powieści Alexa Finna u boku takich aktorów jak Vanessa Hudgens, Mary-Kate Olsen oraz Neila Patricka Harrisa. 'Bestia' to jeden z pierwszych filmów produkcji CBS Films: jego budżet wynosił 17 milionów dolarów, nagrywany głównie w Montrealu w Kanadzie. Zarówno Alex jak Vanessa dostali za te role nagrody Gwiazd Jutra na Showest Awards 2010 roku. Filmowanie skończono 13 sierpnia 2009 roku, a wydany został 4 marca 2011 roku. Niestety nie doczekaliśmy się ani premiery kinowej filmu w polsce, ani polskiego DVD, przynajmniej na razie, jednak można obejrze 'Bestię' z lektorem.
W między czasie aktor wybrał się na kasting do najnowszego wówczas filmu D.J.Caruso pod tytułem 'Jestem numerem cztery'. Aktor pokonał przeciwników i dostał głowną rolę Johna Smitha. Fabuła produkcji oparta na powieści dla młodzieży Pittacusa Lore o tym samym tytule, która m.in. zajęła 4 miejsce na liscie "Best Sellers: Children's Chapter Books" gazety The New York Times (powieść jest jedną z pięciu części). W filmie obok Alexa wystąpili m.in. Timothy Olyphant, Dianna Agron oraz Teresa Palmer. Film zbobył wysokie recenzje i okazał się sukcesem kasowym. Pierwotnie miał go wyreżyserować Michael Bay (reżyser 'Transformers'), który ostatecznie stał się producentem filmu: "Numer cztery jest bohaterem młodego pokolenia" - mówił. Efekty specjalne użyte w filmie zostały opracowane przez studio Industrial Light & Magic. Produkcja Michaela Baya, jak wspomniałam wyżej i Stevena Spielberga była pierwszym filmem wytwórni DreamWorks, którego dystrybutorem jest Touchstone Pictures. Umowa, która została zawarta między wytwórniami w 2010 roku, obejmować ma w sumie 30 produkcji. Filmowa adaptacja została wydana w dniu 18 lutego 2011 roku, natomiast DVD wyszło 24 maja 2011 roku. Zdjęcia do filmu powstały w Islamorada na Florydzie oraz w Pittsburgh, Murrysville i Vandergrift w Pensylwania w Stanach Zjednoczonych. Budżet produkcji wyniósł 60 milionów dolarów.
W 2011 roku Alex zagrał niewielką rolę w 'Wyścigu z czasem' obok Justina Timberlake'a i Amandy Seyfried postać Fortisa. Budżet wyniósł 40 milionów dolarów.
Latem 2012 roku aktor wziął udział w komedii 'Magic Mike' w reżyserii Stevena Soderbergha wyprodukowanym przez Warner Bros. Film jest oparty na doświadczeniach Channinga Tatuma, który w młodości był striptizerem na Florydzie. Alex wcielił się w postać Adama - jego przyjaciela. Film otrzymał pozytywne recenzje po premierze. Do obsady dołączyli tacy aktorzy jak Matthew McConaughey, Matt Bomer, Cody Horn czy Riley Keough. Film kręcono w Dunedin i Tampie na Florydzie. Zdjęcia rozpoczęły się 26 września 2011 roku. Światowa premiera filmu miała miejsce 29 czerwca 2012 roku, natomiast w Polsce odbyła się 13 lipca 2012 roku.
W 2012 roku Alex starał się o rolę "czwórki" w 'Divergent' - filmowej adaptacji powieści wydanej w Polsce pod tytułem 'Niezgodna' u boku Kate Winslet, jednak ostatecznie rolę otrzymał Theo James.
Już w połowie 2012 roku ogłoszono, że Alex będzie gwiazdą najnowszej produkcji filmu w reżyserii Lee Danielsa pod tytułem 'Kamerdyner'. Tak się też stało. Zdjęcia do filmu zakończyły się na wiosnę 2013. Aktor wcielił się tam w rolę Thomasa Westfalla u boku Robina Williamsa, Alana Rikmana, Oprah'y Winfrey, Foresta Whitakera czy Jane Fondy. Film opowiada historię czarnoskórego kamerdynera Białego Domu - Eugene'a Allena, który na przestrzeni trzech dekad służył w Białym Domu. Rozpoczął on pracę w spiżarni Białego Domu w 1952 roku, następnie słuzył on ośmiu prezydentom, z pierwszego rzędu oglądając najważniejsze wydarzenia polityczne i przemiany związane z poszanowaniem równości ras w Ameryce. Światowa premiera filmu odbyła się 5 sierpnia 2013 roku. Film okazał się być ogromnym sukcesem utrzymując się na pierwszym miejscu na liście nowości w USA przez 3 tygodnie i zarobił dotychczas ponad 115 milionów dolarów.
W kwietniu 2013 pojawiła się informacja o tym, że Gus Van Sant nakręcił próbne zdjęcia do filmu 'Pięćdziesiąt twarzy Greya' z Aleksem w roli głównej starając się o prawo do wyreżyserowania filmu. Plotki mówiły, że reżyser przekonał producentów, jednak z nie wyjaśnionych powodów do współpracy nie doszło.
Aktualnie, Alex zakończył pracę na planie filmu 'Miłość bez końca' w Atlancie. 'Miłość bez końca' jest remakiem filmu z 1981 roku, który reżyserował Franco Zeffielli. Partnerką Aleksa w filmie została Gabriella Wilde. Film skupi się na pełnym pasji związku między parą nastolatków. Oryginał oparty był na powieści Scotta Spencera, a w głównych rolach mogliśmy podziwiać Brooke Shields i Martina Hewitta. Na razie nie wiadomo jak bliski oryginałowi będzie remake. Premiera filmu została przewidziana na Walentynki 2014. W filmie pojawi się również Robert Patrick, Joely Richardson oraz Bruce Greenwood.
