1. FC Nürnberg

İlkay Gündoğan  gikk til 2. Bundesligaklubben Nürnberg i 2009 etter å ha vært i ungdomsakademiet til VfL Bochum. Han fikk sin debut for klubben, som 18-åring, 24. mai 2009 mot 1860 Munich i 2. Bundesliga, da han ble byttet inn for Daniel Gygax i det 62. minutt.

Etter å ha spilt bare én kamp i løpet av 2008-09-sesongen, fikk han sin gjennombruddssesong som profesjonell spiller den påfølgende sesongen etter at Nürnberg hadde rykket opp til Bundesliga. İlkay Gündoğan spilte 22 Bundesliga-kamper i 2009-10-sesonen, der han scoret sitt første mål for klubben. Målet kom i et 1-1-oppgjør mot selveste Bayern München på hjemmebane 20. februar 2010.

İlkay Gündoğan spilte ytterliggere én sesong for Nürnberg Bundesliga i 2010-11-sesongen, der den tysk-fødte tyrkeren spilte 25 kamper, scoret fem mål og bidro med 2 målgivende.

Borussia Dortmund

5. mai 2011 signerte İlkay Gündoğan en fireårskontrakt med Bundesliga-klubben Borussia Dortmund for en overgangssum på 5,5 millioner euro. Han debuterte for klubben 23. juli 2011 i DFL-Supercupen mot Schalke. Etter en 0–0-kamp i Arena AufSchalke scoret han Dortmunds første forsøk i straffesparkkonkurransen , som endte med 4–3-tap.

İlkay Gündoğan spilte seg umiddelbart inn i førsteelleveren til Jürgen Klopp.  17. desember 2011 scoret İlkay Gündoğan sitt første mål for Dortmund i en 4–1-seier borte mot SC Freiburg i Bundesliga. Borussia Dortmund tok «the double» i 2011-12-sesongen, og ble seriemester og cupmester etter å ha slått Bayern München 5-2 i finalen. İlkay Gündoğan spilte 37 kamper i alle turneringer i debutsesongen, hvor 28 kamper kom i Bundesliga. Han scoret tre mål og bidro med tre målgivende i Bundesliga denne sesongen.

Borussia Dortmund og İlkay Gündoğan hadde en god 2012-13-sesongen, der Bayern München ble for sterk i både ligaen og Champions League. Dortmund tok andreplassen i Bundesliga, og nådde finalen i Champions League der de tapte mot Bayern München. İlkay Gündoğan, som spilte 12 kamper i Champions League, scoret 1-1-målet mot Bayern i finalen, men etter en sen scoring av Arjen Robben i det 89. minutt, endte finalen med 1-2-tap.

27. juli 2013 fikk Borussia Dortmund revansje mot Bayern München da de  vant den tyske supercupen 4-2. İlkay Gündoğan noterte seg for én av scoringene i kampen som ble spilt på Dortmunds hjemmebane Signal Iduna Park, tidligere kjent som Westfalenstadion. İlkay Gündoğan hadde en trøblete 2013-14-sesongen der han var ute med en ryggskade en hel sesongen.

İlkay Gündoğan spilte fem sesonger for Borussia Dortmund, fra 2011 til 2016, der han spilte 157 kamper, scoret 15 mål og bidro med 19 målgivende.

Manchester City

2. juni 2016 signerte İlkay Gündoğan en fireårskontrakt med Manchester City for en overgangssum på 27 millioner euro. Han var klubbens første signering under tidligere Bayern München-manager Pep Guardiola. İlkay Gündoğan debuterte for klubben 14. september 2016, og spilte for første gang på fire måneder, i en gruppespillkamp i Champions League 2016–17, hjemme mot Borussia Mönchengladbach . City vant 4–0; Gündoğan skaffet et straffespark som Sergio Agüero satte i mål. Tre dager senere spilte han sin første Premier League-kamp for City mot Bournemouth. Han scoret sitt første mål for klubben i en kamp som endte med 4-0-seier på hjemmebane.

I 2020-21-sesongen tapte İlkay Gündoğan sin andre Champions League-finale da City tapte 0-1 for Chelsea i finalen.

İlkay Gündoğan hadde en fantastisk karriere for Manchester City, som han tok 14 trofeer med. Han ble valgt til klubbens nye kaptein i august 2022 etter Fernandinho forlot klubben. Manchester City ble seriemester fem ganger (2017–18, 2018–19, 2020–21, 2021–22, 2022–23) med den lille magikeren på laget. I 2022-23-sesongen tok Manchester City «the treble», og vant Premier League, den engelske cupen og Champions League. City slo Inter 1-0 i Champions League-finalen som ble spilt på Atatürk Olympiastadion i Istanbul.

Barcelona

26. juni 2023 gikk İlkay Gündoğan gratis til Barcelona. Han signerte en toårskontrakt med Barça som hadde Xavi som trener.

İlkay Gündoğan scoret sitt første mål for Barcelona 28. oktober 2023 i det sjette minuttet mot Real Madrid, og ble dermed den nest eldste spilleren som scoret for klubben i en El Clásico -kamp, ​​i en alder av 33 år og 4 dager, bare bak Sergio Agüero. Han scoret kampens første mål, men etter to scoringer av Jude Bellingham, endte kampen med 1-2-tap på hjemmebane.

İlkay Gündoğan spilte bare én sesong for den katalanske klubben der han spilte 51 kamper, scoret fem mål og bidro med 14 målgivende.

Manchester City

23. august 2024, etter å ha vært borte fra klubben i én sesong, returnerte İlkay Gündoğan til Manchester City og signerte en ettårskontrakt. Senere samme år, den 23. oktober, spilte han sin 100. Champions League-kamp i en 5–0-seier over Sparta Praha . 25. mai 2025 scoret İlkay Gündoğan sitt første Premier League-mål siden han kom tilbake til klubben, i en 2–0-seier mot Fulham på sesongens siste dag. 22. juni scoret han to mål i Citys 6–0-seier mot Al Ain i gruppespillet i FIFA Club World Cup.

Manchester City hadde ingen god 2024-25-sesongen, der tok tredjeplassen i Premier League, og røyk ut mot Real Madrid i mellomrunden i Champions League. İlkay Gündoğan spilte 54 kamper i hans siste sesong for City. Til sammen fikk han 358 kamper for klubben, der han scoret 65 mål og bidro med 47 målgivende.

Galatasaray

2. september 2025 gikk İlkay Gündoğan, som 34-åring, gratis over til Galatasaray og han signerte en toårskontrakt med en årslønn på fem millioner netto.

İlkay Gündoğan, som er født i Tyskland og har tyrkiske foreldre, har vært Galatasaray-supporter siden barndommen. Kort tid etter at han kom til Galatasaray, ga supporterne ham kallenavnet «Futbolu Bulan Adam» (Mannen som oppfant fotballen) etter Champions League-seieren mot Inter.

Han debuterte for Galatasaray i den femte serierunden Eyüpspor 13. september 2025. Han spilte hele kampen som endte med 0-2-seier på bortebane. 4. oktober 2025 scoret han sitt første mål for klubben i en Süper Lig-kamp mot erkerival Beşiktaş, i en kamp som endte 1-1. Han scoret sitt andre mål for Galatasaray i en 3-2-seier mot Gençlerbirliği, på hjemmebane 22. november 2025.

İlkay Gündoğan debuterte for det tyske A-landslaget som 20-åring under ledelse av Joachim Löw i en vennskapskamp mot Brasil i 2011. Han var en del av troppen til Tyskland i EM 2012, 2020 og 2024. I EM 2024 var han kaptein på laget som nådde semifinalen, der det ble exit mot Spania. Han har også deltatt i to VM (2018 og 2022).

Borussia Dortmund

• Bundesliga: 2011–12
• DFB-Pokal: 2011–12; andreplass: 2014–15
• DFL-Supercup: 2013
• UEFA Champions League andreplass: 2012–13

Manchester City

• Premier League: 2017–18, 2018–19, 2020–21, 2021–22, 2022–23
• FA Cup: 2018–19, 2022–23; andreplass: 2024–25
• EFL Cup: 2017–18, 2018–19, 2019–20, 2020–21
• FA Community Shield: 2018, 2019
• UEFA Champions League: 2022–23; andreplass: 2020–21