Nel 2006 partecipa a sette gare in 125cc, la stagione successiva disputa tutta la stagione diventando rookie dell’anno della classe leggera. Nel 2009 vince la prima gara ed è in lizza per aggiudicarsi il titolo ma termina l’annata al quarto posto. L’anno successivo vince tre gare e accumula 12 podi assicurandosi la terza piazza iridata. Nel 2011 compie il passaggio di categoria approdando in Moto2™ e, alla terza stagione nella classe intermedia, vince il titolo.

Nel 2014 è portacolori del Monster Yamaha Tech3 in MotoGP™, squadra con cui conquista il titolo di miglior rookie. Dopo un 2015 complicato, nel 2016 il catalano è in lotta per essere il miglior pilota indipendente ma è Crutchlow ad avere la meglio. L’anno successivo sposa il progetto KTM terminando la stagione come 17°. Nel corso del 2018 il grande lavoro di sviluppo della moto porta i suoi frutti e, all’ultimo appuntamento dell’anno (GP di Valencia) riesce a portare la KTM per la prima volta sul podio. Pur non chiudendo nelle posizioni che contano, nel 2019 accumula 100 punti e si assicura il via dalla seconda casella dello schieramento in occasione del GP di San Marino e della Riviera di Rimini. La frattura del polso al MotorLand frena il suo progresso ma le aspettative tornano ad aumentare in vista del 2020 dove è sul podio in cinque occasioni. In Portogallo saluta la RC16; il pensiero è già alla Honda ufficiale. Conquista il primo podio insieme al nuovo team in occasione del secondo Gran Premio in programma a Misano. Il 2022, nella notte del Qatar, parte con una luce: il terzo posto. Ma poi è il buio con una sola top ten. Nel 2023 cambia aria e salta sulla RC16 del team Tech3 GASGAS Factory Racing, ma un incidente nel primo round lo tiene fuori fino a metà stagione. Una volta rientrato, non riesce a piazzarsi nei primi dieci in nessun GP. Perde il posto a tempo pieno in top class e diventa tester KTM.