Estudia al convent de Sant Bernardí de Siena de Petra, a Mallorca. Entrà a l’orde dels menors l’any 1730, al convent de Santa Maria dels Angels de Jesús a les rodalies de Palma, on professà el 1731 i canvià el nom de Miquel Josep pel de Ginebró, més conegut per Juníper. Probablement el 1737 fou ordenat de sacerdot. Del seu primer ensenyament filosòfic al convent de Sant Francesc, es conserva un recull, del 1744, de sermons inèdits, Compendium scoticum, en català dialectal, que restà inèdit. Continuà els estudis de teologia, a la Universitat Lul·liana, on es doctorà el 1742, i en regentà la càtedra de teologia escotística del 1744 al 1749. Durant aquests anys predicà sovint a diferents indrets. Deixá l’ensenyament per dedicar-se a l’evangelització en terres americanes. En l’esmentat català dialectal adreçà dues cartes al pare Francesc Serra, però destinades a la seva família: una de comiat, des de Cadis, per l’agost del 1749, des d’on amb 20 franciscans més, salpà cap a Nova Espanya (Méxic), i l’altra des de Veracruz, del desembre, recontant el seu viatge.
Com els altres missioners, arribà al Colegio de San Fernando, col·legi apostòlic de missions de Propagande Fide, on es donava una preparació prèvia per anar a missions. Més tard, fou destinat a les missions de Sierra Gorda (1744-58), a la serralada de l’actual estat mexicà de Querétaro on anà, amb els també mallorquins Francesc Palou i, més tard, Crespi, i arribà a Jalpan. Davant de la necessitat d’un lloc de culte religiós, començà de seguida l’edificació d’un temple. Paral·lelament també s’edificà l’esglèsia de Concá, i també els altres missioners en feren tres més, Landa, Tilaco i Tancoyol, totes fundades el 1744. A banda de l’evangelització, formà de manera integral els indis pames, així tingué cura de la promoció material de la persona, mitjançant l’organització econòmica de l’explotació de recursos; organitzà sobretot l’agricultura i la ramaderia. L’empremta de Juníper Serra hi és especialment present, incloent-hi la denominació científica adoptada d’alguns arbres, d’alta muntanya (Juniperus flaccidus, Juniperus spp, cedre blanc). Passà després a la ciutat de Méxic al col·legi apostòlic de San Fernando (1758-67), on exercí diferents càrrecs directius. En ésser expulsats els jesuïtes, per ordre de Carles III (1767), foren encomanades als franciscans les missions de la Baixa Califòrnia (actualment, territori de Mèxic), i Serra s’establí a Loreto, amb 15 missioners franciscans (1768-69).
Fou cap de l’expedició religiosa que el 1769 acompanyà la conquesta espanyola de l’Alta Califòrnia, sota el comandament del governador català Gaspar de Portolà. Serra i els seus missioners franciscans, la major part mallorquins com ell, es consagraren a l’evangelització dels indígenes i a la fundació de missions estables. Ell en creà nou: San Diego (1769), San Carlos (1770), també anomenada Carmelo, San Gabriel (1771), San Antonio de Padua (1771), San Luis Obispo (1772), San Juan Capistrano (1776), San Francisco (1776), Santa Clara (1777) i San Buenaventura (1782). Les missions arribaren a ser veritables graners i centres ramaders. Aquestes missions han estat els nuclis d’altres tantes ciutats que han conservat els noms que els donà; la primera acampada de Portolà i Juníper Serra i els seus missioners a un lloc que anomenaren Nuestra Señora de Los Ángeles, fou l’origen de la futura ciutat nord-americana. En els anys 1772 i 1773, elevà un seguit de peticions al virrei de Mèxic, Antonio Bucarelli, en defensa dels indígenes i contra l’actuació del capità i governador català Pere Fages. La mateixa actitud mantingué davant altres caps militars fins al final de la seva vida.
Des de 1931 una estàtua seva representa l’estat de Califòrnia al Hall of Fame del Capitoli de Washington. El 1934 fou iniciat el seu procés de beatificació i el 25 de setembre de 1988 fou beatificat per Joan Pau II. Fou canonitzat el 23 de setembre de 2015 pel papa Francesc.