Urodzony w Pedreguer, Alicante, Wspólnota Walencka, Gayà był produktem systemu młodzieżowego Valencia CF, gdzie zaczął grać jako napastnik — strzelając ponad 60 bramek w ciągu jednego roku — zanim przeszedł na lewą obronę. Zadebiutował w dorosłej piłce z drużyną rezerw, gdy nie miał nawet 17 lat, grając 21 minut w wyjazdowym zwycięstwie 1: 0 z Andorra CF w Segunda División B, co było jego jedynym występem w sezonie.

W dniu 30 października 2012 r. Gayà wystąpił w swoim pierwszym oficjalnym meczu w głównym składzie, rozgrywając pełne 90 minut w wyjazdowym zwycięstwie 2-0 nad UE Llagostera w rundzie 32 Copa del Rey. Swój pierwszy występ w Lidze Europy UEFA zaliczył 12 grudnia następnego roku, w domowym remisie 1-1 w fazie grupowej z FC Kuban Krasnodar.

Gayà rozegrał swój pierwszy mecz w La Liga z Che 27 kwietnia 2014 roku, rozpoczynając i grając pełne 90 minut w przegranym 0: 1 meczu u siebie z przyszłymi mistrzami Atlético Madryt. 3 sierpnia strzelił pierwszego gola w przegranym meczu 3-1 z S.L. Benficą w Emirates Cup.

Gayà został starterem przez nowego menedżera Nuno Espírito Santo w kampanii 2014-15. Swojego pierwszego gola jako profesjonalista i w hiszpańskiej ekstraklasie strzelił 25 września 2014 roku, zdobywając drugiego gola dla swojej drużyny w wygranym 3-0 meczu u siebie z Córdoba CF. Jego drugi gol padł w krajowym pucharze 7 stycznia następnego roku, pomagając wygrać 2-1 z RCD Espanyol również na stadionie Mestalla. W dniu 8 maja 2015 roku odnowił kontrakt z klubem, podpisując go do 2020 roku z klauzulą wykupu w wysokości 50 milionów euro.

W maju 2018 r. Gayà zgodził się na dalsze przedłużenie do 2023 r., a jego klauzula zwolnienia wzrosła do 100 mln euro. W październiku tego roku, będąc częścią drużyny, która zachowała czyste konto przeciwko Manchesterowi United w fazie grupowej Ligi Mistrzów UEFA, ESPN FC umieścił go w najlepszej jedenastce Ligi Mistrzów. Zakończył sezon swoim pierwszym wyróżnieniem, asystując Kevinowi Gameiro w wygranym meczu 2-1 przeciwko FC Barcelonie w finale Copa del Rey 2019.

W marcu 2020 r. Gayà i koledzy z drużyny Ezequiel Garay i Eliaquim Mangala uzyskali pozytywny wynik testu na obecność wirusa COVID-19 podczas pandemii koronawirusa w Hiszpanii. W sierpniu tego roku, ze względu na ekonomiczne skutki pandemii, cały skład został wystawiony na sprzedaż z wyjątkiem niego. Po wcześniejszym pełnieniu funkcji kapitana pod nieobecność Daniego Parejo, przyjął tę rolę na stałe, gdy pomocnik został wysłany do Villarreal CF.

Gayà poprowadził Valencię w finale Copa del Rey w 2022 roku, w którym strzelił gola w rzutach karnych, które drużyna przegrała z Realem Betis. Został zawieszony na pierwsze cztery mecze następnego sezonu ligowego za krytykowanie decyzji sędziego w meczu z CA Osasuna; jego odwołanie zostało odrzucone przez Trybunał Arbitrażowy ds. Sportu. 19 października tego roku przedłużył kontrakt do 2027 roku.

źródło: wikipedia