Jesus Vallejo được đào tạo ở Real Zaragoza và sớm thể hiện được tài năng tại đội 1 của họ. Hè năm 2015, Real Madrid có được chữ ký của hậu vệ đa năng này với giá 6 triệu euro theo giao kèo thời hạn 6 năm.

Ngay lập tức, Real để Vallejo tiếp tục chơi cho Zaragoza theo dạng cho mượn trong mùa 2015-16. Ở mùa kế tiếp, cầu thủ sinh năm 1997 sang Đức chơi cho Eintracht Frankfurt cũng theo giao kèo ngắn hạn.


Sau 2 mùa tích lũy kinh nghiệm, Vallejo được giữ lại đội 1 trong 2 mùa 2017-18 và 2018-19. Tuy nhiên, cầu thủ có thể chơi cả trung vệ lẫn hậu vệ cánh này lại không phát huy được khả năng và thường mắc sai lầm khi ra sân.

Chuyển tới Granada