Philippe Senderos nació en Ginebra, la capital de suiza, y se formó futbolísticamente en las categorías inferiores del Servette FC, club con el que debutó profesionalmente en 2002, a los 17 años de edad. Pese a su juventud, el defensa se convierte en pocos partidos en una de las piezas fundamentales de la zaga, completando un total de 23 partidos de Liga, en los que llegó a marcar tres goles. Su sobriedad y eficacia defensiva, unida a su fortaleza física, no pasó desapercibida para los grandes clubes europeos, pero fue finalmente el Arsenal el que se hizo con los servicios del jugador.

Sus inicios con el conjunto londinense no fueron los esperados, ya que al poco de llegar sufrió una lesión de espalda y poco después se rompió uno de los huesos del pie, quedado fuera de los terrenos de juego durante toda la temporada. Finalmente pudo debutar la temporada siguiente, y lo hizo en la Premier League contra el Charlton Athletic, día de año nuevo de 2005. Se mantuvo en el equipo, jugando con cierta regularidad, durante cuatro temporadas en las que disputó 64 partidos de Liga hasta que, en 2008, perdió la confianza del técnico Arsene Wenger y marchó cedido al Milán. Llegó con mucha ilusión al equipo italiano, pero una lesión le impidió debutar en los primeros partidos, y no pudo jugar hasta la 19ª jornada de la Serie A.

Finalmente completó 14 partidos y al finalizar la temporada, volvió al Arsenal, donde no llegó a jugar en Liga y sólo tuvo dos apariciones en la Copa de la Liga, por lo que volvió a irse cedido en el mercado de invierno, esta vez al Everton, donde sólo llegó a jugar tres partidos oficiales, dos de Liga y uno de la Europa League. El 8 de junio de 2010 Senderos firmó con el Fulham por tres temporadas, pero durante la pretemporada sufrió una grave lesión en el tendón de Aquiles que le dejó fuera de combate durante seis meses. Esa temporada sólo pudo jugar tres partidos de Liga, pero la temporada siguiente consiguió asentarse en el primer equipo y llegó a disputar 57 partidos de Liga hasta enero de 2014.

Fue entonces cuando el Valencia, que buscaba recomponer su plantilla durante el mercado de invierno, se interesó por el defensor suizo y lo fichó en un frenético último día de mercado, el 31 de enero de 2014. Senderos buscaba relanzar su carrera deportiva tras no contar con demasiados minutos en el equipo inglés. Durante la media temporada que estuvo en el club de Mestalla, Senderos disputó un total de 11 partidos oficiales, 8 de Primera División y 3 de la Europa League, consiguiendo marcar un gol contra el Ludogorets en Bulgaria. Sin embargo, al finalizar el curso, fue descartado por el nuevo técnico, Nuno Espírito Santo, y en junio de 2014 firmó un contrato de dos años con el Aston Vila para regresar a la Premier League.

En su primera temporada con los villanos, Philippe participó únicamente en ocho encuentros de Liga. Al comienzo de la siguiente campaña, Senderos quedó fuera de la primera plantilla para la disputa de la Liga 2015-2016, por lo que en enero de 2016 rescindió su contrato con el club británico y regresó a su país natal para jugar con el Grasshopper de Zurich, disputando 14 partidos hasta el final de la campaña. Ese verano firmó con el Glasgow Rangers, pero su estancia en Escocia no pudo ser más desalentadora, ya que fue expulsado en su debut y sólo disputó tres encuentros. En mayo de 2017 acordó su salida del conjunto escocés y fichó por el Houston Dynamo, de la MSL.