Net de l’empresari i exdirectiu (vicepresident en 2000-05) del Futbol Club Barcelona Amador Bernabéu i Bosch, amb deu anys s’inicià al futbol de base del club, en el qual jugà en les successives categories. Després de la temporada 2003-04 marxà al Manchester United, on jugà dues temporades a les ordres d’Alex Ferguson. La temporada 2006-07 jugà cedit al Reial Saragossa, i la de 2007-08 tornà de nou al Manchester i hi aconseguí els títols de Premier League i el Campionat d’Europa. Defensa d’una gran envergadura, destaca per l’habilitat tècnica i la facilitat de passar a l’atac.
En 2008-09 tornà al FC Barcelona i debutà a les ordres de Josep Guardiola i Sala en el primer equip, dins del qual forma part de la defensa, sovint, fins la seva retirada, en combinació amb Carles Puyol i Saforcada. Després de la marxa de Guardiola (2012), ha continuat com un dels puntals de l’equip. Ha guanyat vuit títols de Lliga (2009, 2010, 2011, 2013, 2015, 2016, 2018, 2019), tres de Lliga de Campions (2009, 2011, 2015), sis Copes del Rei (2009, 2012, 2015-18, 2021), tres Mundials de clubs (2009, 2011, 2015), tres Supercopes d’Europa (2009, 2011, 2015) i sis Supercopes d’Espanya (2009, 2010, 2011, 2013, 2016, 2018). També ha format part de la selecció espanyola, amb la qual guanyà el Mundial (2010) i una Eurocopa (2012), i en ambdues ocasions fou inclòs en l’equip ideal de la competició. També fou campió d’Europa sub-19 (2006). Té dos fills amb la cantant Shakira. El 2016 rebé el premi al millor esportista català del 2015 convocat pel diari Sport. El 8 de novembre de 2022 es retirà com a futbolista professional.
Paral·lelament a la trajectòria esportiva, ha desenvolupat iniciatives empresarials vinculades al món de l’esport i de l’espectacle, entre les quals hi ha el grup Kosmos, que fundà l’any 2017 i del qual és president. A través d’aquesta empresa, l’agost del 2018 arribà a un acord amb la Federació Internacional de Tennis pel qual es feu càrrec de la reforma de la Copa Davis, i al desembre esdevingué accionista majoritari del Futbol Club Andorra.