Kariera klubowa Kariera juniorska Fati w 2009 roku trafił do juniorskiego zespołu CDF Herrera. W latach 2010–2012 reprezentował juniorskie barwy klubu Sevilla FC. W 2012 został sprowadzony przez FC Barcelonę i zasilił juniorów tego klubu. W grudniu 2015 doznał kontuzji – złamał kość piszczelową i strzałkową. W sezonie 2018/2019 rozegrał w Lidze Młodzieżowej UEFA 9 meczów, w których strzelił 4 gole i zaliczył 3 asysty. W 2019 roku ogłoszono, że dołączy do drużyny rezerw. 21 sierpnia 2019 po raz pierwszy uczestniczył w treningu pierwszej drużyny FC Barcelony.
Kariera seniorska 25 sierpnia 2019 został powołany przez trenera Ernesto Valverde na ligowe spotkanie z Realem Betis, co było spowodowane kontuzjami podstawowych zawodników – Lionela Messiego, Ousmane Dembélé i Luisa Suáreza. Fati pojawił się na boisku w 78 minucie spotkania, zostając drugim najmłodszym piłkarzem, występującym w pierwszej drużynie w historii FC Barcelony, mając 16 lat i 298 dni. W następnym meczu z Osasuną zdobył bramkę, stając się najmłodszym strzelcem w historii klubu. W kolejnym meczu z Valencią, zdobył kolejną bramkę i zaliczył asystę, stając się najmłodszym piłkarzem La Liga, który zrobił to w jednym meczu. W plebiscycie Golden Boy 2019 zajął 6.