Urodzony w Almenara, Castellón, Wspólnota Walencka, Doménech grał w młodzieżową piłkę nożną w Villarreal CF. Grał w drużynie C po rocznym wypożyczeniu do CD Onda.

Latem 2013 roku, po krótkich okresach spędzonych w CD El Palo i Huracán Valencia CF, Doménech podpisał kontrakt z Valencia CF i został przydzielony do rezerw w Segunda División B. W obu swoich sezonach drużyna ledwo uniknęła spadku z nim jako pierwszym wyborem.

Doménech został awansowany do głównego składu na kampanię 2015-16 przez menedżera Nuno Espírito Santo. 12 września, korzystając z kontuzji Diego Alvesa i Mathew Ryana, rozegrał swój pierwszy mecz w La Liga, wygrywając 1:0 na wyjeździe ze Sportingiem de Gijón, gdzie wystąpił w roli zawodnika meczu. Następnego dnia klub ogłosił, że przedłużył kontrakt z zawodnikiem do 2018 roku.

Doménech był rezerwowym innego Brazylijczyka, Neto, w sezonie 2017-18. Z dobrej strony pokazał się w Copa del Rey, w szczególności ratując dwa rzuty karne przeciwko Deportivo Alavés w ćwierćfinale. W kolejnej edycji turnieju wystąpił w każdym meczu dla Los Ches, w tym również w zwycięskim spotkaniu 2-1 nad FC Barceloną w finale. W dniu 18 maja 2019 r. wystąpił w lidze w ostatnim dniu sezonu na wyjeździe z Realem Valladolid, zachowując czyste konto w wygranym 2-0 meczu o awans do Ligi Mistrzów UEFA.

Doménech podpisał nowe kontrakty we wrześniu 2016 r. i listopadzie 2019 r., wiążąc go z Valencią do 2023 r. i wprowadzając klauzulę wykupu w wysokości 50 mln euro. Latem 2020 r. klub chciał pozbyć się swojego konkurenta Jaspera Cillessena z powodu problemów finansowych, ale nigdy do tego nie doszło; niemniej jednak w kolejnym sezonie po raz pierwszy rozegrał większość meczów ligowych z powodu kontuzji Holendra.

Trzeci wybór do nowego podpisu Giorgi Mamardashvili i Cillessen podczas kampanii 2021-22, Doménech stał się rezerwowym po odejściu tego ostatniego, ale doznał poważnej kontuzji kolana w dniu 8 września 2022 r. Następnego dnia przedłużył swój kontrakt do 2025 roku.