* Antal matcher och mål i seniorlag räknas endast för de inhemska ligorna och är korrekt per den 29 juni 2023. ** Antal landskamper och mål är korrekta per den 30 november 2019.
Artikeln följer den spanska namnseden; faderns efternamn är Illarramendi och moderns efternamn Andonegi.
Den 12 juli 2013 värvades Illarramendi från Real Sociedad av Real Madrid, vilka han skrev på ett sexårskontakt med.[1] Han gjorde sin debut den 14 september i en 2–2 bortamatch mot Villarreal.[2]
Han fick dock ont om speltid. Efter 2 år i klubben flyttade han tillbaka till Sociedad.