Isaac Viñales wurde 2006 in die Talentschmiede der Red Bull MotoGP Academy aufgenommen. Aufgrund von Verletzungen aber verpasste er die Saison 2007 - nur um 2008 noch stärker zurückzukommen und die 125ccm Pre-GP Evo Meisterschaft zu gewinnen. In den darauffolgenden beiden Jahren holte er in der spanischen 125ccm-Meisterschaft die Ränge vier und sechs, fuhr dabei 2010 auch einige WM-Läufe. 2011 wechselte er in die spanische Moto2-Meisterschaft und gewann das Rennen in Valencia, was ihm den fünften Gesamtrang brachte. 2012 stieg er auf einer FTR Honda im Ongetta-Centra Seta eam in die Moto3-Klasse ein und wurde 28. 2013 blieb er in jener Mannschaft und zeigte dabei einige starke Leistungen. 2014 wechselt Isaac Viñales in das Calvo Team - die gleich Mannschaft, in welcher sein Cousin Maverick 2013 Weltmeister wurde – und holte seine ersten drei GP-Podestplätze. Die erste Hälfte der Saison 2015 fuhr Viñales im Husqvarna Factory Laglisse Team und sicherte sich in Argentinien einen dritten Platz. In der Sommerpause wurde er aufgrund schlechter Ergebnisse von einem anderen Fahrer ersetzt. Er beendete die Saison im RBA Racing Team, bevor er für 2016 einen Vertrag mit Tech 3 für die Moto2™ unterschrieb.