De 2015 à 2018, il participe à plusieurs reprises au Championnat du monde Junior Moto3 et à la Red Bull Rookies Cup. Il est titré à l’occasion du Championnat du monde Junior Moto3 en 2018[1].
Il fait sa première saison complète en Championnats du mondeMoto3 en 2019, sur une KTM de l’équipe Ángel Nieto Team. Au cours de cette saison, il rentre dans le top 10 à six reprises et termine 21e au championnat.
En 2020, toujours en Moto3, il rejoint Red Bull KTM Ajo, équipe avec laquelle il signe 6 pole positions, et remporte 2 victoires en fin de saison, aux Grands Prix d’Europe et du Portugal. Quatrième de cette édition du Moto3, Raúl Fernández est promu en Moto2 par son équipe à compter de 2021[1].
La saison 2021 du Championnats du mondeMoto2 tourne à un véritable duel entre les pilotes du team Red Bull KTM Ajo, l’australien Remy Gardner et Raúl Fernández. Le pilote espagnol remporte 8 victoires pour sa première saison à ce niveau. Il décroche ainsi les records de victoires, podiums et points pour un rookie en Moto2, mais échoue cependant à 4 points de Remy Gardner pour le titre de champion du monde Moto2.