Alessio Cerci nasce a Velletri il 23 luglio 1987. Cresce nelle giovanili della Roma con la quale esordisce in Serie A il 16 maggio 2004 ad appena 16 anni. Veste successivamente le maglie di Brescia, Pisa e Atalanta, prima di tornare nuovamente nella capitale nella stagione 2009-2010. A fine stagione viene ceduto a titolo definitivo alla Fiorentina; nel Torino avviene la sua definitiva esplosione, tanto da attirare su di sé le attenzioni dell'Atletico Madrid. Il 5 gennaio 2015, durante il mercato invernale, torna in Italia al Milan.
Dopo aver giocato in tutte le selezioni giovanili, esordisce in Nazionale maggiore a 25 anni in occasione dell'amichevole di prestigio contro il Brasile disputata il 21 marzo 2013. Sempre sotto la guida tecnica di Cesare Prandelli partecipa alla Confederations Cup in giugno e al Mondiale brasiliano del 2014, scendendo in campo in quest'ultima manifestazione nella sfortunata sfida contro la Costa Rica.