Inter

Zawodową karierę rozpoczął w Interze Mediolan do którego przeniósł się w 2003 r. Jako członek drużyny Primavery zdobył w 2005 Młodzieżowy Puchar Włoch. 29 maja 2005 zadebiutował w barwach Nerazzurrich w Serie A w meczu z Regginą. 6 grudnia 2005 zagrał po raz pierwszy w rozgrywkach Ligi Mistrzów w spotkaniu z Rangers. 29 listopada 2006 zaliczył premierowe trafienie dla Interu w meczu Pucharu Włoch z ACR Messina.

Roma

27 lipca 2007 trafił do Romy w rozliczeniu za transfer Cristiana Chivu na zasadzie współwłasności za 3 mln euro. Następnie w styczniu 2008 został wypożyczony do drugoligowej Vicenzy. Pierwsze spotkanie dla Biancorossich rozegrał 5 kwietnia 2008 z Pizą. Ogółem dla Vicenzy wystąpił w zaledwie 3 spotkaniach, co spowodowane było odniesioną kontuzją. Latem 2008 stał się w 100% zawodnikiem Romy, która nawet nie musiała za niego nic płacić. W sezonie 2008/2009 został powtórnie wypożyczony, tym razem do Sassuolo, gdyż chciał grać regularnie o co w Interze lub Romie nie mógł marzyć. Premierowe spotkanie dla Neroverdich przypadło na potyczkę ligową z Pizą. Dla zespołu ze stadionu Alberta Braglii zaliczył 28 meczów i zdobył jedną bramkę w meczu z US Grosseto (13 września 2008). Po powrocie do Rzymu grał rzadko. Debiutował 6 sierpnia 2009 w spotkaniu z KAA Gent w kwalifikacjach do Ligi Europy. 22 października 2009 w meczu fazy grupowej Ligi Europy z Fulham Londyn zdobył bramkę wyrównując stan meczu w 94 minucie spotkania. Latem 2010 wobec braku występów w barwach Romy zażądał odejścia.

Chievo

24 sierpnia został sprzedany do Chievo Werona za kwotę 800.000 euro. Podpisany wówczas kontrakt związał go z klubem na rok. Debiut w barwach klubu z Werony odbył się 29 sierpnia 2010 w ligowym starciu z Catanią. 24 stycznia 2011 połowa jego karty zawodniczej została odsprzedana Interowi za 885.000 euro. Stan taki nie potrwał długo, gdyż 22 czerwca 2011 Nerazzurri zbyli swe prawa do niego za 500.000 i pozyskali z Chievo Michele Rigonego. 18 marca zaliczył pierwsze trafienie dla Chievo pokonując golkipera Bologny. Dla klubu z Werony zagrał w 73 spotkaniach ligowych i strzelił 3 bramki.

Powrót do Interu

6 lipca 2013 został ponownie piłkarzem Interu Mediolan po wygaśnięciu kontraktu z Gialloblu i otrzymał koszulkę z numerem 6, którą wcześniej posiadał Matias Silvestre. Podpisany z Nerazzurrimi kontrakt wiąże go do czerwca 2017. 11 stycznia 2015 roku w meczu przeciwko Genoi, Andreolli był kapitanem drużyny Interu, co sam w pomeczowym wywiadzie określił jako "spełnienie marzeń".

31 sierpnia 2015 roku po zaledwie 10 występach w ciągu dwóch lat został wypożyczony do Sevilli. Dzięki kontuzji Adil Ramiego zadebiutował w La Liga już 11 września w zremisowanym 1:1 meczu z Levante UD. 21 listopada w trakcie meczu z Real Sociedad zerwał ścięgno Achillesa i wypadł z gry do końca sezonu.

30 czerwca 2017 roku kontrakt z Interem wygasł i klub nie zdecydował się przedłużyć umowy.

Cagliari

Tydzień później jako wolny zawodnik Andreolli podpisał dwuletni kontrakt z Cagliari Calcio.

Powrót do Chievo

W ostatnim dniu zimowego okna transferowego 2019 roku, Andreolli przeszedł do walczącej o utrzymanie drużyny Chievo Werona. Po wygaśnięciu kontraktu piłkarz pozostaje bez klubu.