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Son premier personnage marquant est celui d'Heinrich Von Zimmel dans Oss 117 : Rio ne répond plus (2009), réalisé par Michel Hazanavicius. Il enchaine ensuite de petits rôles dans des comédies, comme Il reste du jambon ? (2010), Hollywoo (2011), Les Kaïra (2012), Turf (2013) et Sous les jupes des filles (2014). En 2015, il fait ses premiers pas en tant que réalisateur avec son premier long métrage Le Talent de mes amis, dans lequel il joue aux côtés d'Audrey Lamy et Bruno Sanches, son partenaire de "Catherine et Liliane".
Un an plus tard, on retrouve Alex dans Les Visiteurs La Révolution. Il y campe Robert de Montmirail, descendant du célèbre Godefroy, interprété par Jean Reno. Il s'illustre ensuite dans la peau du curé Lupus dans Knock aux côtés d'Omar Sy puis se glisse dans le costume de Fantasio d'adaptation ciné de la BD culte, Les Aventures de Spirou & Fantasio. En 2018, Alex Lutz met en scène son second long-métrage, Guy. Il y tient également le rôle principal, celui d'un artiste de variété française ayant eu son heure de gloire entre les années 60 et 90. Alex Lutz a reçu le César 2019 du meilleur acteur pour son rôle dans le film Guy et a reçu un Molière pour son premier spectacle.