Fati bergabung dengan akademi milik FC Barcelona, La Masia, pada 2012, saat berusia sepuluh tahun.
Tujuh tahun bermain di akademi Barcelona, sudah membuat klub yang berasal dari catalan ini terpincut, sehingga ia dikontrak secara profesional pada 24 Juli 2019.
Sebulan kemudian, Fati membuat debut pertamanya di tim utama Barcelona, masuk sebagai pemain pengganti Carles Pérez dan berhasil membawa timnya menang 5–2 atas Real Betis.
Debutnya ketika melawan Real betis membuat dirinya menjadi pemain termuda kedua bermain di La Liga, hanya terpaut 18 hari lebih tua dari Vicenç Martínez.***