S'inicià en les categories infantils i juvenils del Real Sporting de Gijón, i l’any 2000 debutà en el primer equip, en el qual jugà tres temporades (2000-03). La temporada següent passà al Saragossa, equip amb el qual guanyà la Copa del Rei (2004) i la Supercopa d’Espanya (2004). L’any 2005 fitxà pel València, amb el qual obtingué la Copa del Rei la temporada 2007-08. La temporada 2010-11 s’incorporà al primer equip del Futbol Club Barcelona dirigit per Josep Guardiola i Sala; en fou titular i guanyà la Lliga (2011, 2013), la Lliga de Campions (2011), la Copa del Rei (2012), el Mundial de clubs (2011) i la Supercopa d’Espanya (2010, 2011). Amb el Barça jugà 119 partits oficials i marcà 48 gols. Posteriorment fitxà per l’Atlético de Madrid (2013-14), amb qui guanyà la Lliga, el New York City FC (2014-18) juga a, equip del qual fou cedit al Melbourne City FC durant la temporada 2014-15, i el xinès Vissel Kobe, des del desembre del 2018. Al novembre del 2019 anuncià la seva retirada de la competició al mes de desembre.
Internacional en noranta-vuit ocasions, guanyà l’Eurocopa (2008) i la Copa del Món (2010) i és el màxim golejador de la selecció espanyola (2013), amb 59 gols.
Davanter de gran visió golejadora, ha obtingut també diversos guardons individuals: trofeu Zarra (2006, 2007, 2009, 2010), màxim golejador de l’Eurocopa, pilota de bronze del Mundial i bota de plata del Mundial 2010.