Plurititolata sia a livello di club che con le nazionali, dalle giovanili alla maggiore, della quale è stata anche capitano, ha vinto cinque titoli di Campione di Germania, tutti con il Wolfsburg, ai quali si aggiungono otto Coppe di Germania, due delle quali con il 2001 Duisburg, e complessivamente tre UEFA Women's Champions League con entrambi i club.
A ciò si aggiunge il titolo di calciatrice tedesca dell'anno, nel 2014, 2016 e 2023. Inoltre è stata inserita, nel 2020 e nel 2022, nel Women's World Team stilato dall'IFFHS.
Alexandra Popp con la maglia del Wolfsburg il 26 aprile 2015 nella semifinale di Champions League contro il PSG.
Alexandra Popp ha iniziato la sua carriera nelle giovanili del FC Silschede, per poi passare al 1. FFC Recklinghausen. Nel 2008 passa al FCR 2001 Duisburg, squadra che nelle quattro stagioni precedenti aveva chiuso al secondo posto della Frauen-Bundesliga, preferendola all'Olympique Lione[2], squadra campione di Francia. Alexandra Popp fa il suo esordio in Frauen-Bundesliga il 7 settembre 2008 nella partita giocata contro l'Herforder SV, e segna le sue prime due reti il 28 settembre 2008 nella partita vinta per 8-0 sul TSV Crailsheim. Nella sua prima stagione nel FCR 2001 Duisburg vince la DFB-Pokal der Frauen e la UEFA Women's Cup. Nell'agosto 2009 viene premiata con la Fritz-Walter-Medaille d'argento come seconda miglior giovane della Frauen-Bundesliga[3]. Nella stagione successiva (2009-2010) con il FCR 2001 Duisburg conquista nuovamente la DFB-Pokal der Frauen e raggiunge le semifinali della UEFA Women's Cup. Nella stagione 2010-2011 gioca anche come terzino sinistro per compensare una serie di infortuni occorsi in quella stagione nel FCR 2001 Duisburg.
Viene poi convocata per il campionato mondiale Under-20 del 2010, che venne disputato in Germania. In quell'edizione ha vinto il titolo con la nazionale, segnando la prima rete nella finale vinta per 2-0 sulla Nigeria, ha vinto il Pallone d'Oro del torneo come migliore giocatrice e la Scarpa d'Oro del torneo come migliore marcatrice con 10 reti segnate.
Nel 2011 fa parte della squadra tedesca che partecipa al campionato mondiale di calcio, giocatosi in Germania, senza riuscire a superare i quarti di finale. Viene nuovamente convocata nel 2015 per far parte della squadra tedesca che partecipa al campionato mondiale di calcio, giungendo al quarto posto.
Il 30 settembre 2024, all'età di 33 anni e ad oltre 14 anni dal debutto, annuncia il suo ritiro dalla nazionale dopo aver totalizzato 144 presenze, raggiungendo Doris Fitschen al nono posto, e aver realizzato 67 reti, terzo risultato fino a quel momento dopo Birgit Prinz (128) e Heidi Mohr (83).[5][6][1] Disputa il match d'addio il 28 ottobre, in occasione dell'amichevole contro l'Australia, perduta 1-2 dalle teutoniche. Popp viene sostituita dopo 16 minuti di gioco.
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