Inizia la sua carriera professionistica nel 2010 con la squadra basca Orbea. Nella stagione successiva passa all'Euskaltel-Euskadi, formazione UCI ProTour, ma in stagione non va oltre un quarto posto alla Prueba Villafranca de Ordizia, classica in linea spagnola.
Ottiene la prima vittoria da professionista l'anno dopo, il 28 aprile 2012, aggiudicandosi la semitappa a cronometro della seconda tappa della Vuelta a Asturias. Nel mese successivo partecipa quindi al Giro d'Italia: in quella "Corsa rosa" riesce a vincere la sedicesima tappa, quella con partenza a Limone sul Garda e arrivo a Falzes, dopo una lunga fuga. Nel gennaio 2013 conclude al quarto posto il Tour Down Under, mentre nella seconda parte di annata si piazza quarto in linea e secondo a cronometro ai campionati spagnoli, secondo nella classifica generale del Tour de Pologne e nono al Grand Prix Cycliste de Montréal.
2014-2016: Movistar Team
Nel 2014 si trasferisce alla Movistar. Con la nuova maglia ottiene, nei primi due anni, alcuni successi di rilievo fra cui nel 2014 il titolo nazionale spagnolo in linea e nel 2015 la graduatoria generale del Tour de Pologne.
Per il 2017 viene ingaggiato dal neonato team Bahrain-Merida. Con la nuova maglia ottiene numerosi piazzamenti soprattutto nella prima parte di stagione: si classifica infatti settimo alla Parigi-Nizza, terzo al Giro dei Paesi Baschi, settimo all'Amstel Gold Race, quinto alla Liegi-Bastogne-Liegi e quinto al Tour de Romandie. Dopo il sesto posto al Tour de Suisse (con il secondo parziale nella tappa alpina di Sölden) e il terzo nel campionato spagnolo in linea, prende il via al Tour de France come capitano della sua squadra. Già nella cronometro di apertura a Düsseldorf è però vittima di una caduta che gli causa una frattura lombare e lo costringe a operarsi e a concludere anzitempo la stagione.[3]
Tornato alle corse nel gennaio 2018, si piazza quarto alla Parigi-Nizza e, anche grazie a due terzi posti nelle ultime due decisive tappe, ancora terzo al Giro dei Paesi Baschi. In estate partecipa al Tour de France come gregario di Vincenzo Nibali;[4] durante quella Grande Boucle ottiene due secondi posti di tappa, a Le Grand-Bornand e Carcassonne, e conclude al ventiduesimo posto della generale. Nel finale di stagione consegue ulteriori piazzamenti di rilievo: è infatti settimo alla Clásica San Sebastián, nono alla Vuelta a España (alla sua prima partecipazione), undicesimo nella prova iridata di Innsbruck e sesto al Giro di Lombardia. In agosto viene intanto annunciato il suo trasferimento all'Astana Pro Team, insieme al fratello Gorka, a partire dal 2019.[5]
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