Vid NHL-draften 2007 valdes han av Toronto Maple Leafs i den sjunde rundan som nummer 194 totalt. Inför &lt;a href="National%20Hockey%20League%202009/2010"&gt;säsongen 2009/10&lt;/a&gt; lämnade Gunnarsson Linköping då han skrivit ett tvåårskontrakt med Maple Leafs i NHL. Under sin första säsong i Nordamerika kombinerade han spel med Maple Leafs i NHL och med klubbens farmarlag, Toronto Marlies i AHL, innan han tog en ordinarie plats i laget. Vid &lt;a href="National%20Hockey%20League%202012/2013"&gt;lock-outen 2012/13&lt;/a&gt; återvände Gunnarsson till Sverige och spelade för moderklubben Örebro HK i Hockeyallsvenskan. Efter fem säsonger i Toronto blev han i juni 2014 bortbytt till St. Louis Blues, med vilka han vann Stanley Cup 2019 och som han spelade för fram tills han avslutade karriären 2021.