Centrecampista, fou seleccionat per al planter del Futbol Club Barcelona el 1991, i el 1998 passà a formar part del primer equip del club, amb el qual ha guanyat la Copa de Catalunya (2004, 2005 i 2007), el campionat de Lliga (1998-99, 2004-05, 2005-06, 2008-09, 2009-10, 2010-11, 2012-13 i 2014-15), la Supercopa d’Espanya (2005-06, 2006-07, 2009-10, 2010-11, 2011-12 i 2013-14), la Copa del Rei (2008-09, 2011-12, i 2014-15), la Lliga de Campions (2005-06, 2008-09, 2010-11 i 2014-15), la Supercopa d’Europa (2009-10 i 2011-12) i el Mundial de Clubs (2009-10 i 2011-12).
Ha estat una peça clau de l’equip dirigit per Josep Guardiola (2008-12), que convertí el primer equip del FC Barcelona en un dels conjunts amb més títols importants estatals i internacionals de la història del futbol, i també en les etapes posteriors a les ordres de Francesc Vilanova i Gerardo Martino. Després d’una etapa en la qual es convertí en el jugador del club amb més títols, el maig del 2015 anuncià la marxa del FC Barcelona en finalitzar la temporada 2014-15 i el fitxatge per l’Al-Saad SC Doha, amb el qual guanyà la lliga de Qatar el 2019. En acabar la temporada, al maig d’aquest any anuncià la retirada com jugador i inicià la seva carrera d’entrenador al capdavant del mateix Al-Saad Doha. El novembre del 2021 assumí el càrrec d’entrenador del primer equip del Futbol Club Barcelona, equip amb el qual guanyà la Lliga (2023).
Des de l’any 2000 formà part de la selecció espanyola, amb la qual obtingué una medalla d’argent als Jocs Olímpics de Sydney (2000), una Copa d’Europa (2008), competició de la qual fou designat millor jugador, i el Campionat del Món (2010).
Jugà també diverses vegades amb la selecció catalana. El 2009 la UEFA el designà millor migcampista de la Lliga de Campions i l’any 2010 rebé el Premi Catalunya de l’Esport de la Generalitat de Catalunya i el premi World Soccer a millor jugador del món. El 2012 compartí amb el porter del Real Madrid Iker Casillas el premi Príncipe de Asturias dels esports. Ha estat elegit quatre anys consecutius (2008-11) millor organitzador de joc segons la Federació Internacional d’Història i Estadística de Futbol (IFFHS).
El seu pare, Joaquim Hernández López (Terrassa, Vallès Occidental, 26 de juliol de 1947), també fou futbolista i jugà, entre altres equips, amb el CE Sabadell, el CE Europa, el Terrassa FC i el CE l’Hospitalet.