Inter Milan
Bonucci kariyerine memleketi Viterbese'nin altyapı takımında başladı ancak 2005 yazında Inter Milan'a kiralandı.14 Mayıs 2006'da Bonucci, Serie A'daki ilk maçına 2005-06 sezonunun son maçında, Inter'in 3.500'üncü resmî maçı olan Cagliari ile deplasmanda 2-2 berabere kaldıkları maçta çıktı. 7 Temmuz 2006'da Inter, Bonucci'yi doğrudan satın aldı.İlk Coppa Italia maçını 9 Kasım 2006'da Messina'ya karşı oynadı ve 86. dakikada Fabio Grosso'nun yönetimindeki yedek kulübesinden çıktı. Bonucci, o sezon Inter adına iki Coppa Italia maçında daha yer aldı ve Empoli'ye karşı çeyrek final rövanş maçının devre arasında Walter Samuel'in yerine oyuna dahil edildi ve yarı final rövanş maçında ilk onbirde yer aldı.
Treviso
1 Temmuz 2007'de Bonucci'nin Inter'de olan sözleşmesinin sona ermesiyle birlikte, Haziran 2007'de Treviso'nun oyuncusu oldu.
Bonucci, Treviso'da çıktığı 27 maçın 20'sinde ilk 11 olarak görev aldı.
Pisa
Bonucci'nin değeri o zamanlar 3 milyon Euro'ydu. 2 Temmuz'da, Meggiorini, Matteo Paro, Andrea Ranocchia ile birlikte 1,75 milyon € karşılığında Genoa'dan Bari'ye kiralık olarak transfer edildi.
Bari'de, baş antrenör Gian Piero Ventura'nın yönetimi altında merkezi savunmada ilk onbir oyuncusu oldu ve sakin, soğukkanlı ama güçlü, etkili bir savunma oyun tarzı sergiledi. Andrea Ranocchia ile son derece güçlü bir savunma ortaklığı kurdu ve bu o kadar etkili oldu ki, 2009-10 sezonunun ortalarında Bari, Serie A'daki en iyi ikinci savunma takımı rekoruna sahip oldu. Güçlü ortaklık, Ranocchia'nın devre arası dönemlerinde sakatlanmasıyla sona erdi.
Juventus
1 Temmuz 2010'da Bonucci Juventus'la ile Bari'den toplam 15,5 milyon € ücret karşılığında dört yıllık bir sözleşme imzaladı. Bonucci'ye 19 numaralı formayı aldı.
Savunmada İtalya'dan takım arkadaşı Giorgio Chiellini ile ortak olan Bonucci, sezonun ilk maçları için hemen ilk 11'e seçildi ve ilk kez Avrupa Ligi'nde Shamrock Rovers'a karşı forma giydi ve Juventus adına Avrupa Ligi play-off'larındaki ilk golünü attı. Ertesi sezon, tecrübeli oyuncu Andrea Barzagli'nin varlığı nedeniyle, kulübün yeni menajeri Antonio Conte'nin tercihiyle tanınan Bonucci'nin Chiellini'nin yanında dört kişilik savunmada başlama yeri için onunla rekabet etmesi bekleniyordu. 4–2–4 dizilişi, 4–4–2 dizilişinin bir çeşididir. Bununla birlikte, birkaç taktik sistemi denedikten sonra Conte, sonunda üç oyuncuyu da kanat beklerin yardımıyla 3-5-2 dizilişinde üç kişilik stoperli düzende oynatmaya karar verdi ve Bonucci, Chiellini ve Barzagli'nin yanında bir kez daha ilk 11'de yer aldı. Üç kişilik savunma, birlikte gösterdikleri performans nedeniyle, oyuncuların baş harflerine atıfta bulunarak BBC takma adını kazandı. Kısa süre sonra üçlü, sonraki sezonlarda dünya futbolunun en iyi savunmalarından biri haline geldi.
2 Nisan 2012'de Juventus, 1 Temmuz 2012'den itibaren geçerli olmak üzere 5 yıllık yeni bir sözleşme imzaladığını duyurdu. Bonucci ilk büyük şampiyonluğu olan 2011-12 Seria A'yı kazandı ve Juventus'un sezonu namağlup tamamlamasıyla iki gol attı. Avrupa'nın en iyi beş ligindeki en iyi savunma rekorlarından biri kırıldı. O sezonki iyi formu ona UEFA Euro 2012 final kadrosunda yer bulmasına sebep oldu.
Bonucci sezona Juventus ile 2012 İtalya Süper Kupasını kazanarak başladı. Şampiyonlar Ligi'ndeki ilk maçına grup aşamasında Chelsea karşısında çıktı ve ilk golünü Ekim 2012'de Shaktar Donetsk'e karşı 1-1 berabere kaldıkları maçta attı. Aralık 2012'de Bonucci, Palermo'ya karşı oynanan bir lig maçında sert daldığı için eleştirildi ve bu maç bazı gazeteciler tarafından "şimdiye kadarki en kötü dalış" olarak tanımlandı. Maç sırasında hakem tarafından sarı kart gördü ve ardından yetkililer tarafından bir maç men ve 2000€ para cezasına çarptırıldı. Juventus, 2012-2013 sezonunu Serie A şampiyonluğunu kazanarak tamamladı.
Ertesi sezon Bonucci, Juventus'un İtalya Süper Kupa ve Serie A şampiyonluğunu savunmasına yardımcı olacaktı, ancak Juventus, UEFA Şampiyonlar Ligi'nde grup aşamasında elenecekti. Yine de çeyrek finalde Lyon'a karşı belirleyici bir gol atarak Juventus'un Avrupa Ligi'nde yarı finale yükselmesine yardımcı oldu. 2014-15 sezonunda Bonucci, 25 Ocak 2015'te Chievo'yu 2-0 yendikleri Juventus formasıyla 200. maçına çıktı. 6 Haziran 2015'te Bonucci, 2015 UEFA Şampiyonlar Ligi Finali'nde Juventus adına sahaya çıktı ancak Berlin Olimpiyat Stadı'nda Barcelona'ya 3-1 mağlup oldu. 52 kez forma giyerek, takım arkadaşları Claudio Marchisio ve Roberto Pereyra ile birlikte o sezon Juventus'ta tüm müsabakalarda en çok forma giyen oyuncu oldu. 24 Kasım 2015'te Bonucci, 2015 UEFA Yıl
