Alex Mariñelarena commence la moto à 12 ans, en supermotard 80cc. Il participe ensuite à plusieurs compétitions régionales de vitesse avant d’arriver dans la catégorie Stock Extremme 1000 du CEV en 2011 et de prendre la septième place du classement général. Il obtient alors le titre de Champion d’Espagne des Pilotes-Teams privés. En 2012, il rejoint la catégorie Moto2 du CEV et profite d’une wildcard pour faire ses débuts en Grand Prix au MotorLand Aragón, où il prend une dix-neuvième place. Il continue au niveau national en 2013 mais participe aussi à sept Grands Prix en Moto2™ avec Blusens Avintia et décroche ses premiers points en finissant quatorzième au MotorLand. Il signe par la suite chez Tech3 Racing pour courir aux côtés de Marcel Schrötter dans le Championnat du Monde Moto2™ 2014.