Entrà en relació amb la professió rentant plats en un hotel de Castelldefels, on el xef el va iniciar en els secrets de la cuina clàssica. El 1981 es matriculà en una estada organitzada pel restaurant El Bulli, situat a la cala Montjoi de Roses (Alt Empordà), del qual fou nomenat cap de cuina el 1984. Adrià i el director del Bulli, Juli Soler Lobo, es comprometeren a crear una restauració amb una personalitat pròpia i definida, un projecte que amb el temps els proporcionà tres estrelles Michelin (1997). L’any 1995 obriren a Barcelona el Bulli Catering i el 2000 es posà en marxa el Bulli Taller, un centre dedicat a la recerca, l’assaig i la creació de nous conceptes, tècniques i receptes.
Els anys 2002, 2006, 2007, 2008 i 2009 El Bulli fou designat consecutivament el primer restaurant del món en l’anomenada “llista San Pellegrino” de la revista gastronòmica Restaurant. El 2009 Adrià fou designat “Xef de l’any” per The Culinary Institute of America. El juliol del 2011 procedí al tancament d’El Bulli.
Posteriorment, centrà bona part de la seva activitat en la fundació privada El Bulli Foundation (elBullifoundation), des de la qual impulsà des del 2017 la Bullipèdia, un vast projecte en versions en paper i digital de documentació i consulta sobre temes gastronòmics adreçat als professionals, en col·laboració amb la Universitat de Barcelona, i la metodologia Sapiens, orientada a sistematitzar i connectar el coneixement i aplicada especialment a la restauració gastronòmica i als processos d’innovació. El 15 de juny de 2023 obrí al públic elBulli1846, a les instal·lacions de l’antic restaurant de cala Montjoi, concebut com un museu dedicat a preservar i divulgar el llegat d’El Bulli i com un espai de reflexió sobre la gastronomia, la creativitat i la innovació.
Fou també coimpulsor de la Fundació Alícia, dedicada a la difusió i la recerca d’hàbits saludables en alimentació, de la qual presideix el consell assessor des dels seus inicis (2003).
L’any 2002 fou guardonat amb la Creu de Sant Jordi i el novembre del 2003 rebé, juntament amb Juan Mari Arzak, la Cullera d’Argent, el guardó més prestigiós del món en l’àmbit gastronòmic. El 2011 rebé la Gran Creu del mèrit civil del govern espanyol, compartit amb els també cuiners Arzak i Jaume Santamaria i Puig. Entre altres reconeixements posteriors, el 2015 rebé l’Ordre del Sol Naixent del Japó, el 2023 el premi The Legend de The Best Chef Awards i el 2026 li fou concedida la Medalla d’Or de la Generalitat de Catalunya.
Conferenciant assidu arreu del món i difusor d’una cuina molt orientada envers la innovació, és autor de diversos llibres, com ara El Bulli: el sabor del Mediterrani (1993), Cocinar en 10 minutos (1998), Celebrando el Milenio con Arzak y Adrià (1999), Las 50 nuevas tapas de Ferran Adrià (1998), Los secretos de El Bulli (1997), Les postres d’El Bulli (1998), la crònica gastronòmica dels anys 1983-2005 en cinc volums El Bulli, escrit conjuntament amb Juli Soler i Albert Adrià, i El menjar de la família (2012). És germà del també cuiner Albert Adrià, amb qui comparteix projectes.