１９８７年５月４日生まれ。出身地は、スペインの地中海に浮かぶマジョルカ島のマルパ・デ・マジョルカ。３歳の時からミニクロスのレースに参加すると、９歳でミニクロス、トライアル、ミニバイク、モトクロスのマジョルカ選手権を独占。１１歳で２年目のコパ・アプリリア（５０ｃｃ）を制した実績が認められ、スペイン連盟から特別許可を得て、若干１３歳で国内選手権１２５ｃｃクラスへの参戦を開始。
２００２年５月４日。当時の競技規則に従い、出場最低年齢となる１５歳の誕生日を待って、デルビのファクトリーチームから第３戦スペインＧＰの２日目にデビュー。翌日の決勝レースで、２０００年最終戦オーストラリアＧＰでステファノ・ビアンコが樹立した史上最年少記録を更新（１５歳と２日）。
同年の第６戦カタルーニャＧＰで、史上最年少ポイント獲得記録を更新（１５歳と４２日）。２００３年の第１２戦リオＧＰでは初優勝を飾り、史上２番目の最年少優勝者となり、このとき、ケーシー・ストーナーとダニ・ペドロサをアウト側から抜いたことから、そのイメージを基にロゴを作成。
１２５ｃｃクラスで総合４位に進出した翌年の２００５年に、フォルトゥナ・ホンダから２５０ｃｃクラスにステップ。総合５位を獲得すると、２００６年にはアプリリアのエースライダーに指名され、中量級の最多記録に並ぶ年間１０度のポールポジションを獲得。７度のポール・トゥ・ウインを含む８勝を挙げ、初タイトルを獲得し、史上２番目の最年少チャンピオン（１９歳と１７８日）に輝いた。
同チームからタイトル防衛に挑んだ２００７年は、９度のポール・トゥ・ウインを含め１２度の表彰台を獲得。史上２番目の最年少２連覇に成功。
参戦７年目の２００８年、ヤマハのファクトリーチーム、フィアット・ヤマハから最高峰クラスに初参戦。デビュー戦でポールポジションから表彰台を獲得。第３戦ポルトガルＧＰで、新人としては史上初となる３戦連続のポールポジション、史上５番目となる最年少優勝、史上２番目となる最年少３クラス優勝、史上最年少の３連続表彰台獲得の記録（２０歳と３４５日）を更新。
第６戦イタリアＧＰで史上最年少となる１００戦目を達成（２１歳と２８日）するなど、開幕から次々に記録を更新して行くが、右足首を骨折した第４戦中国ＧＰのハードクラッシュから転倒が増え、第７戦カタルーニャＧＰで頭部を強打してドクターストップ。第１１戦アメリカＧＰでは両足を骨折。
総合４位と新人王を獲得した後、ゼッケンをデビューから使用していた４８から９９に変更。１年目の経験を活かした走りで４勝を含む１２度の表彰台を獲得し、シーズン終盤までタイトル争いを展開して総合２位を獲得。
３年目の２０１０年は、開幕から安定した速さと強さで優勝と表彰台を次々に獲得し、第１５戦マレーシアＧＰで史上６番目となる最年少チャンピオンに輝く。さらに、最終戦バレンシアＧＰの優勝で年間最多獲得ポイント（３８３ポイント）、年間最多タイとなる１６度の表彰台、年間最多タイとなる１８戦連続のポイント連取を達成。
ヤマハ参戦５０周年記念となるファクトリーチームのエースとして、チャンピオンナンバーのゼッケン１に変更して挑んだ２０１１年は、安定して表彰台を連取し、総合２位を獲得。
ゼッケンを９９に戻した２０１２年は、全１８戦中６勝を含む１６戦で表彰台を獲得。年間最多となる１６度目のトップ２入りを達成し、最高峰クラスで２度目のタイトル獲得に成功。
２０１３年は、後半戦に５勝を含む９戦連続の表彰台を獲得し、最終戦バレンシアＧＰまでタイトル獲得を展開したが、第７戦ＴＴアッセンの左鎖骨を骨折、第８戦ドイツＧＰの転倒による欠場が影響して総合２位。２０１４年は、フラッグ・トゥ・フラッグとなった第１４戦アラゴンＧＰまで優勝が挙げられず、総合３位に後退。
２０１５年は、第４戦スペインＧＰから自己最多となる４連勝を達成すると、最終戦バレンシアＧＰで年間７勝目を挙げ、７ポイント差の逆転に成功。３年振り３度目、史上１２人目となる通算５度目のタイトルを獲得。
２０１６年は、ウェットコンディションとキャリア最多を記録した１１度の転倒（３度の転倒リタイア）が影響し、総合３位に後退。
２０１７年は、９年間所属したヤマハ発動機から離れ、ドゥカティのファクトリーチーム、ドゥカティ・チームから参戦。３度の表彰台を獲得したが、最高峰クラスで初めて未勝利のシーズンとなり、総合７位。２年目はドゥカティのホームレースとなった第６戦イタリアＧＰで優勝を挙げ、３勝を含む４度の表彰台を獲得したが、第１４戦アラゴンＧＰで右足、第１５戦タイＧＰで左手首を負傷したことが影響して総合９位。
フル参戦１８年目、最高峰クラス１２年目の２０１９年は、２０１８年６月６日に２年契約を締結したＨＲＣのファクトリーチーム、レプソル・ホンダから参戦。
右足と左手首が万全に回復していない状態で１１月に２度のテストに参加。ドゥカティからホンダへの乗り換えを始めたが、年明け最初の走行となる２月のオフィシャルテストの前に左手首を骨折。相次ぐ負傷から完治していない状態で実戦を通じながらホンダへの乗り換えに取り組んだが、第７戦カタルーニャＧＰ後のオフィシャルテストでハードクラッシュ。第８戦ＴＴアッセンの転倒で胸椎を２か所骨折したことから、４戦に欠場。第１２戦イギリスＧＰで復帰を果たしたが、最終戦バレンシアＧＰを前に現役からの引退を決断した。