Начало карьеры в НХЛ одного из из наиболее талантливых и ярких звезд лиги получилось скомканным. Начав сезон в хоккейной лиге Онтарио с великолепными показателями: 121 очко (49+72) в 54 матчах Алекс был приглашен в «Детройт». Но в преддверии плэй-офф он отыграл один матч и был отправлен в АХЛ до конца сезона. И только в 1951 году состоялся полноценный дебют талантливого хоккеиста. Впереди были долгие 23 сезона в «Ред Уингз».
Проведя начало сезона 1951-52 в составе «Индианаполис Кэпиталз» в АХЛ, он вскоре снова был вызван в «Ред Уингз», где стал играть в центре третьей тройки нападения с Метро Приста и Джонни Уилсоном. В регулярном сезоне игра Дельвеккио впечатляла, а в плей-офф он не забил ни одного гола, правда отдал 3 голевых передачи. И этого хватило, чтобы первом же сезоне новичку покорился кубок.
На следующий год он занял место Сида Абеля в знаменитом «Конвейере» («Продакшн лайн») Детройта. Так образовалась «Продакшн Лайн-2»: Хоу-Дельвеккио-Линдсей, а Дельвеккио попал во второй состав символической сборной всех звезд по итогам сезона.
Дельвеккио помог «Детройту» выиграть Кубок Стэнли и в 1954, и в 1955 году. В плей-офф 1955 года он забил 7 шайб и отдал 8 передач. А всего за 2 чемпионских плей-офф Алекс набрал в 23 матчах 24 очка (9+15) и добился впечатляющего успеха - 3 Кубка за 4 года карьеры!
В целом травмы не докучали игроку, но в сезоне 1956-57 травма лодыжки вынудила его пропустить 22 игры.
Сезон 1958-59 Алекс начинает на левом фланге атаки в тройке Норма Улльмана вместе с Хоу. Он был форвардом-универсалом, попадавшим в сборную «Всех звезд» как на позиции центра, так и левого крайнего. До него попасть в число лучших игроков по итогам сезона, играя на разных позициях, удавалось лишь Диту Клэпперу и Сиду Абелю. Всего в матчах всех звезд Дельвеккио примет участие 13 раз! В этом же сезоне Дельвеккио завоевал первый из своих трех «Леди Бинг Трофи».
Стабильные бомбардирские показатели, надежная игра в плей-офф и огромный автортет в раздевалке стали основным критерием при выборе нового капитана. Именно Дельвеккио в 1962 избрали капитаном «Детройта», и этот пост он занимал до момента ухода из хоккея, больше 10 лет. Алекс был невероятно популярен у своих товарищей, а прозвище «Толстяк» он получил за своё круглое лицо.
В сезоне 1968-69, тройка Хоу-Дельвеккио-Маховлич забила 118 шайб и побила рекорд установленный в 40-х монреальской «Панч Лайн» (Ударной Тройки) - звена Тоу Блейк-Элмер Лэч-Морис Ришар.
Ировой спад Дельвеккио пришёлся на конец 60-х. В начале сезона 1969-70, после первых 32 игр сезона в графе «голы» у капитана стоял «0». Это был спад, спад с большой буквы, по крайней мере, для Дельвеккио. Самый глубокий игровой кризис в карьере. Тысячи фэнов желали Алексу удачи, однако, как и всегда в подобных ситуациях, это мало помогало.
К счастью для Дельвеккио, Памела Энн Элдред из Бирмингема, штат Мичиган, послала ему маленькую ювелирную иголку, которая была на ней, когда она выиграла титул «Мисс Америка». Алекс приладил украшение к своим подтяжкам и… стал забивать всем подряд! Накануне нового, 1969 года, он забил две шайбы «Бостон Брюинз», а несколько дней спустя сделал хет-трик в матче против «Флайерз».
30 октября 1970 года Дельвеккио забил свой 400-й гол и превзошёл показатели Бобби Орра. Примечательно, что Дельвеккио ассистировал Хоу, когда тот забил 700-й гол в карьере, а следующий глевой пас Дельвеккио на Хоу принес Алексу 1000-е очко в карьере.
Алекс Дельвеккио завершил карьеру игрока после окончания сезона 1973-74, получив «Лестер Патрик Трофи». Отыграв за «Детройт» 24 года, Дельвеккио стал вторым после Хоу игроком, который провел в одной команде более 20 лет.
Закончив карьеру игрока, Дельвеккио решил остаться в НХЛ несмотря на то, что его друг Горди пытался уговорить Дельвеккио поиграть вместе с ним в «Хьюстон Аэроз» в ВХА, и занял пост главного тренера «Ред Уингз». Сменив тренера-тирана Теда Гарвина в ноябре 1973, Алекс руководствовался все тем же здравым смыслом, пользуясь которым, он ещё игроком покорил свою команду. Но успеха на тренерском мостике Дельвеккио не снискал: за четыре сезона с 1973 по 1977 команда ни разу не пробилась в плэй-офф. Несколько неудачных драфтов и сомнительных перестановок в команде довели её до такого состояния, что ни опыт Дельвеккио ни его обаяние не могли улучшить состояния клуба или успокоить болельщиков. Он был уволен.
Тем не менее уже в сезоне 1976-77 Алекс Дельвеккио был избран в Зал хоккейной славы.