Poprvé se na mistrovství světa podíval v roce 2003 a svůj debut zvládl skvěle. V Kanadě se Španělsko radovalo ze zlaté medaile Igora Astarloy, který výborně zaútočil ve stoupání 3 kilometry před cílem a sólový únik dotáhl až do konce. Spurt o druhé místo navíc ovládl jeho mladý krajan Valverde a španělská radost byla dvojnásobná.

Na příštím šampionátu pro sebe získal třetí duhový trikot v kariéře Oscar Freire, jenže v další sezoně se zranil a týmovým lídrem měl být místo něj poprvé Valverde. Ten, také kvůli zdravotním problémům, nezávodil dva měsíce, ale na domácím mistrovství se probojoval do závěrečného spurtu, kde nestačil pouze na Toma Boonena, a podruhé získal stříbrnou medaili.

Mohl si tak opět vybavit svůj vůbec první závod, při němž jako devítiletý kluk skončil na druhém místě a zamiloval se do cyklistiky. Poté navíc soupeře ve své věkové kategorii dlouho nemilosrdně drtil a více než 50 závodů po sobě nenašel přemožitele. „Od 11 do 14 let jsem neprohrál jediný závod. Ostatní už byli otrávení, jenom když mě zahlédli na startu,“ vzpomínal Valverde pro španělský deník Marca, jak si vysloužil přezdívku „El Imbatido“ (Neporazitelný).

Na mistrovství světa ovšem neporazitelný ani zdaleka nebyl. V roce 2006 po dalším skvělém výkonu prohrál ve sprintu s Paolem Bettinim a Erikem Zabelem, a tentokrát na něj zbyla jen bronzová medaile.

Vyhrávat ale Valverde určitě nezapomněl. Celkem se v kariéře radoval 127krát, což ho řadí na 17. místo v historii cyklistiky v počtu profesionálních vítězství podle Pro Cycling Stats. Z klasik mu nejvíce vyhovovaly ardenské. Čtyřikrát opanoval Liege–Bastogne–Liege a na Valonském šípu má ještě o jedno vítězství víc. S pěti triumfy je tak nejúspěšnějším jezdcem v historii závodu.

Po dvouletém trestu za doping v letech 2010 a 2011, kvůli zapojení v Operación Puerto, se vrátil na mistrovství světa v roce 2012, ale vysněný titul mu opět utekl. Philippe Gilbert měl ze všech nejlepší nohy a odjel pelotonu v posledním stoupání. Valverde se zapojil do stíhání, ale na Belgičana nikdo neměl. Ve spurtu o druhé místo byl rychlejší Edvald Boasson Hagen a na Valverdeho zbylo opět třetí místo.

Po závodě si navíc vyslechl kritiku od týmového lídra Oscara Freireho, podle kterého neměl Valverde stíhat Gilberta bez povolení týmu. „Chtěli jsme jet na Oscara, ale když jsem viděl, jak se Gilbert vzdaluje, odpověděl jsem na jeho útok. Kdybych zůstal s Oscarem, nezískali bychom žádnou medaili,“ obhajoval své rozhodnutí pro Cycling News Valverde.

Takhle Španělé získali aspoň bronz a pro Valverdeho to byla už čtvrtá medaile na mistrovství světa, čímž vyrovnal rekord v počtu cenných kovů, ale jako jediný ze sedmi čtyřnásobných medailistů stále čekal na zlato.

Další rok se už dokonce osamostatnil na čele tabulky v počtu medailí, ale byl z toho jenom další bronz. A znovu se řešil i problém Valverdeho pomoci týmu. Osamocený Joaquim Rodríguez už mířil za zlatem, když ze skupinky za ním vystartoval Rui Costa a Alejandro Valverde nechal svého kolegu z Movistaru jet.

„Situace pro nás byla perfektní a řekl jsem Alejandrovi, ať se přilepí na kolo každému, kdo za mnou pojede. Když jsem viděl Ruie Costu přijíždět samotného, vůbec jsem nechápal, co se stalo. Věděl jsem, že jedu jen pro druhé místo,“ zlobil se Rodríguez, který se musel spokojit se stříbrem.

Valverdeho pak nešetřil ani týmový ředitel Španělska, Javier Minguez. „Valverde udělal obrovskou chybu. Měl pronásledovat všechno, co se jen pohnulo, i kdyby to byla televizí motorka. Kdyby tohle splnil, Purito by měl duhový dres,“ komentoval situaci naštvaný Minguez.

„Samozřejmě bych byl radši, kdybychom měli zlato, ale nemohl jsem pro to udělat víc. Když Costa zaútočil, byl strašně silný a já ho nedokázal zachytit,“ bránil se se Valverde.  

Na zlato si Španělé brousili zuby i příští rok na domácím šampionátu, ale tentokrát jim vypálil rybník mladý Polák Kwiatkowski. Na Valverdeho tak zbylo potřetí za sebou jen třetí místo. Rozhodně se ale nehodlal svého snu o duhovém trikotu vzdát. „Budu bojovat dál,“ prohlásil odhodlaně už 34letý Španěl po závodě a přesně to udělal.

V dalších letech se mu na mistrovství tolik nedařilo a pouze přihlížel tomu, jak Peter Sagan vyhrává jedno zlato za druhým a duhový dres dlouhé tři roky nesundal.

Valverde si mezitím plnil své sny na Grand Tour. Po několika pódiových umístěních na Vueltě, kterou v roce 2009 dokonce vyhrál, vystoupal v roce 2015 na bednu na Tour a rok později i na Giru. V obou případech šlo „pouze“ o třetí místo, ale pro Valverde to byly nesmírně cenné úspěchy.

Nejlepší den jeho kariéry ale přišel až v roce 2018. Na mistrovství světa Innsbrucku si parádně pohlídal nástupy Michaela Woodse a Romaina Bardeta v závěrečném kopci a do cílové rovinky přijel se svými soupeři jako jasný favorit na zlato díky svým sprinterským schopnostem.

Asi 300 metrů před cílem pak z první figury rozjel nejdůležitější spurt své kariéry a žádný z protivníků ho už nedokázal předjet. Alejandro Valverde protnul pásku jako první a stal se novým světovým šampionem. Při dvanáctém startu konečně prolomil smůlu a ke 2 stříbrným a 4 bornzovým medailím konečně přidal i zlatou.

„Je to neuvěřitelné. Je to sen. Po tomhle vítězství jsem toužil strašně dlouho. Vždycky jsem chtěl být mistr světa a konečně se mi to povedlo,“ zářil v cíli nadšený Valverde.

Ve 38 letech se tak stal druhým nejstarším mistrem světa v historii a další rok opět podával skvělé výkony. V dubnu už oslavil 40. narozeniny, ale zatím nemá v plánu končit kariéru a na podzim se pokusí přidat další velké úspěchy.