Asier Illarramendi Andonegi (Mutriku, 8 maart 1990) is een Spaans voetballer die doorgaans speelt als defensieve middenvelder speelt. In augustus 2015 verruilde hij Real Madrid voor Real Sociedad. Illarramendi debuteerde in 2017 in het Spaans voetbalelftal.
Als product van de eigen jeugdopleiding was Illarramendi een vaste basisspeler bij Real Sociedad B, waar hij vier jaar verbleef. Hij promoveerde in 2009/10 weer naar de Segunda División B na een korte afwezigheid daar van de club. Op 19 juni 2010 mocht hij voor het eerst meedoen met het eerste elftal, toen er met 1–4 verloren werd op bezoek bij Elche. Op 23 januari 2011 maakte Illarramendi zijn debuut op het hoogste niveau, tijdens een 1–2 nederlaag tegen Villarreal. De wedstrijd erna, tegen Espanyol, ging met 1–4 verloren, maar de middenvelder mocht wel voor het eerst in de basis starten. Daarna begon Illarramendi steeds beter te spelen en werd vooral defensief heel sterk. Op 12 juli 2013 tekende Illarramendi bij de Spaanse topclub Real Madrid een zesjarig contract. Real Madrid betaalde circa 32,2 miljoen euro voor hem. Illarramendi werd zo de duurste Spanjaard ooit in de geschiedenis van Real. Toen zijn voornaamste concurrent Sami Khedira geblesseerd raakte, kreeg hij vaker een basisplaats. Zijn eerste doelpunt voor Real Madrid maakte hij op 18 december 2013 in een bekerwedstrijd tegen Olímpic de Xàtiva. Begin maart 2014 werd Illaramendi tijden het carnaval in het Baskische Azpeitia 'betrapt', terwijl hij verkleed als Batman meedeed aan een 'stierengevecht' in de straten. Hij daagde de stier uit en rende er snel voorbij. Illarramendi keerde in augustus 2015 terug naar Real Sociedad, dat circa zestien miljoen euro voor hem betaalde aan Real Madrid. Hij tekende ditmaal een contract tot medio 2021 bij de club waar hij eerder doorgebroken was. Medio 2018 werd dit contract opengebroken en verlengd met twee seizoenen, tot en met het seizoen 2022/23.