4歳のときからオートバイに乗り始め、2001年には8歳でカタルニア州のエンデューロ選手権でジュニアクラスのチャンピオンを獲得。

翌02年からはロードレースに転向して、06年にはスペインの国内選手権125ccクラスで総合8位、翌07年には総合9位を記録しました。08年からはロードレース世界選手権(MotoGP)125ccクラスに参戦し、2010年にはチャンピオンを獲得しました。

11年からMoto2クラスにステップアップすると、第4戦フランスGPで18歳と87日で初優勝を飾り、それまでダニ・ペドロサが保持していた中量級クラスにおける最年少優勝記録を更新。その年はケガのため最終戦を欠場しましたが、シリーズ7勝を挙げて総合2位となりました。ケガから復帰した翌12年もMoto2クラスを走り、開幕戦から圧倒的な強さをみせつけました。最終戦バレンシアGPでは最後尾から猛烈に追い上げて全車をパスして優勝するなど、全17戦中9勝を挙げ、シリーズチャンピオンに輝きました。

13年シーズンからは、12年シーズン限りで引退したケーシー・ストーナーに代わって、Repsol Honda TeamからMotoGPクラスに参戦。開幕戦カタールGPで早くも3位表彰台に立つと、第2戦アメリカズGPで初優勝を飾り、最高峰クラス最年少優勝記録を更新しました。その後も勢いはとどまらず、ルーキーながら全18戦中6勝を挙げて、史上最年少チャンピオンに輝きました。

ディフェンディングチャンピオンとして臨んだ14年は、シーズン最多優勝記録を塗り替える13勝を挙げて連覇。15年は総合3位にとどまったものの、16年には持ち前の速さに加えて安定した走りを身につけ、最高峰クラスで3度目となるチャンピオンに輝きました。17年は日本GPで全クラス通算100回目となる表彰台に上がり、最終戦バレンシアGPで4度目のチャンピオンを獲得。18年はドイツGPで125cc・Moto2クラス時代を含め9連勝を挙げたほか、勝利を重ね、日本GPで3年連続5回目のチャンピオンを決めました。19年はタイGPでチャンピオン4連覇を達成すると、その後Hondaのコンストラクターズタイトル、Repsol Honda Teamのチームタイトル獲得に貢献しました。

2020年はMotoGPクラスの開幕戦となった第2戦スペインGPで右上腕を骨折。第3戦のフリー走行に出走しましたが、その後のレースはすべて欠場となる苦しいシーズンでした。

2021年は再びRepsol Honda Teamから参戦、タイトルの奪還を目指します。