Nascut a Madrid, Fernández ha viscut des de ben petit a Sencelles, al Pla de Mallorca, on es traslladà la seva família quan ell tenia dos mesos.[1] Va començar a competir de jove i el 2011, a catorze anys, va debutar a la Copa d'Europa Júnior (European Junior Cup), campionat que va guanyar el 2014 amb una Honda CBR500R de l'equip WIL Sport. El 2015 va quedar quart al campionat d'Europa de Superstock 600 amb una Honda CBR 600RR, guanyant l'última cursa d'aquesta categoria a Magny-Cours i esdevenint així el primer espanyol a guanyar una cursa en aquest campionat. Aquell any mateix va participar a la prova d'Imola del campionat d'Itàlia de velocitat (CIV) en la classe Supersport, on fou tercer a la segona cursa. El 2016 va acabar cinquè a la categoria de Moto2 del campionat d'Espanya (CEV).
Moto2
Fernández va debutar al Campionat del Món de Moto2 el 2017, quan va córrer el Gran Premi d'Itàlia substituint Axel Bassani a l'equip Speed Up Racing, on tingué de company Simone Corsi.[3] Va acabar reemplaçant Bassani la resta de la temporada, puntuant a les dues últimes curses del campionat i va acabar la temporada en el lloc trenta-unè. Aquell mateix any va participar a la cursa inaugural del CEV de Moto2, on fou tercer.
El 2018, després de començar la temporada a la classe Moto2 del CEV va passar a competir al mundial de la mateixa categoria a partir del Gran Premi de Catalunya,[4][5] on va continuar fins al final de la temporada[6][7] com a substitut d'Héctor Barberá amb la Kalex de l'equip Pons HP40. Pons va fitxar el mallorquí després d'acomiadar Barberá per haver donat positiu en un control d'alcoholèmia.[8][9][10] Durant la temporada, Fernández va aconseguir el seu millor resultat fins aleshores en acabar quart al Gran Premi d'Austràlia, on a més a més va fer la volta ràpida. Va acabar el campionat al divuitè lloc final.
El 2019 continuà amb el mateix equip, amb Lorenzo Baldassarri de company.[11][12] Va obtenir la seva primera victòria al mundial al Gran Premi dels Països Baixos, a la qual en van seguir dues més (Gran Bretanya i San Marino), dos tercers llocs (Espanya[13] i França[14]) i una pole position a Catalunya, de manera que va acabar el campionat en la cinquena posició final. Durant la temporada es va haver de perdre els Grans Premis de l'Argentina i de les Amèriques a causa d'una fractura del radi esquerre i del cúbit durant els entrenaments de l'Argentina.
El 2020 va competir amb una Kalex de l'equip Marc VDS Racing com a company de Sam Lowes en substitució d'Àlex Márquez.[15] Amb tot, no va poder pujar al podi durant la temporada i el seu millor resultat va ser un quart lloc a França. Durant la temporada es va haver de perdre el Gran Premi d'Europa a causa d'una fractura al peu esquerre patida en els entrenaments del Gran Premi. Va acabar la temporada al tretzè lloc final.
El 2021, al mateix equip, malgrat les quatre retirades en les vuit primeres curses de la temporada va millorar i més endavant va acabar tercer a Assen, Spielberg (Estíria i Àustria) i Aragó, segon a Rímini i després tercer a Xest, aconseguint doncs sis podis en les últimes deu curses. Va acabar la temporada en cinquena posició.
El 2023, Fernández passà a la categoria reina, MotoGP, amb l'equip GasGas Factory Racing Tech3 al costat de Pol Espargaró, qui fou substituït en la primera part de la temporada per Jonas Folger. Va aconseguir el seu millor resultat de la temporada al Gran Premi de França, on fou quart, i al final del campionat va guanyar el premi de Rookie of the Year (de fet, era l'únic debutant a MotoGP aquell any).
Només s'atorgà la meitat dels punts en haver-se completat menys de dos terços de distància de la cursa (però almenys tres voltes completes)
* Temporada en curs
