Cáceres debuteerde in juni 2006 als profvoetballer bij Defensor Sporting in de Primera División Uruguaya, waarna Villarreal CF hem in de zomer van 2007 contracteerde. Voor deze club speelde de verdediger geen officiële wedstrijden, maar in het seizoen 2007/08 op huurbasis bij Recreativo de Huelva. Bij deze club maakte hij in zijn debuutjaar in de Primera División indruk. In juni 2008 vertrok Cáceres voor 16,5 miljoen euro naar FC Barcelona. Daarmee won hij in 2009 de Spaanse landstitel, de Copa del Rey en de UEFA Champions League. Hij speelde dat jaar dertien wedstrijden en werd in het seizoen 2009/10 verhuurd aan Juventus. Het volgende jaar werd Cáceres uitgeleend aan Sevilla FC, dat hem in mei 2011 definitief aantrok voor ongeveer drie miljoen euro. In januari 2012 huurde Juventus hem wederom, dit keer voor een half jaar van Sevilla met de optie tot koop. Die optie lichtte de club daadwerkelijk. Met Juventus won Cáceres in &lt;a href="Serie%20A%202011/12"&gt;2011/12&lt;/a&gt;, &lt;a href="Serie%20A%202012/13"&gt;2012/13&lt;/a&gt;, &lt;a href="Serie%20A%202013/14"&gt;2013/14&lt;/a&gt;, &lt;a href="Serie%20A%202014/15"&gt;2014/15&lt;/a&gt; en &lt;a href="Serie%20A%202015/16"&gt;2015/16&lt;/a&gt; het Italiaanse landskampioenschap en de Coppa Italia in zowel &lt;a href="Coppa%20Italia%202014/15"&gt;2014/15&lt;/a&gt; als &lt;a href="Coppa%20Italia%202014/15"&gt;2014/15&lt;/a&gt;. Hij bereikte in het &lt;a href="UEFA%20Champions%20League%202014/15"&gt;seizoen 2014/15&lt;/a&gt; de finale van de Champions League met de club. Daarin trok zijn voormalige werkgever Barcelona aan het langste eind.