Pria 27 tahun ini juga sempat membela Timnas Basque dikarenakan memiliki garis keturunan dari orang tuanya. Illarramendi memang belum mencatatkan debutnya bersama Timnas Basque namun namanya pernah tercantum dalam para pemain yang dipanggil.

Saat ini ia membela Real Sociedad usai diboyong dari Real Madrid dua musim lalu. Kariernya pun lumayan cemerlang usai menjuarai Liga Champions (2014), Copa Del Rey (2014), UEFA Super Cup (2015), dan Piala Dunia Antarklub (2015).