W wieku 11 lat rozpoczął treningi w młodzieżowej drużynie Athletic Bilbao do której trafił z zespołu Funes. Tam spędził siedem sezonów grając w rozgrywkach juniorskich. W 2003 roku trafił do filialnego zespołu Athletic Bilbao - CD Baskonii grającej w Tercera Division. W Baskonii wykazał wysoką skuteczność jak na nastolatka - strzelił 12 goli w 33 rozegranych spotkaniach. Dzięki dobrej grze został przesunięty do pierwszego zespołu rezerw - Bilbao Athletic i w sezonie 2004/05 występował w jego barwach w Segunda Division B. W całym sezonie w 16 meczach zdobył 4 gole.

W połowie sezonu 2004/05 awansował do pierwszej drużyny, a 16 stycznia 2005 roku zadebiutował w Primera Division w zremisowanym 1:1 meczu z Espanyolem Barcelona. Trzy dni później w meczu Pucharu Hiszpanii z UD Lanzarote strzelił hat-tricka. Także w kolejnych ligowych spotkaniach spisywał się udanie, a w marcowym meczu z Levante UD, wygranym 3:1, strzelił swoje pierwsze dwa gole w La Liga. Z klubem z Bilbao zajął dziewiąte miejsce w lidze. W sezonie 2005/06 zdobył gola w meczu otwarcia z Realem Sociedad, ale z czasem zatracił skuteczność i stracił miejsce w podstawowym składzie. Do końca sezonu zdobył jeszcze tylko jednego gola w lidze (z FC Barceloną) i dwa w Pucharze Hiszpanii.

W sezonie 2006/07 Llorente z początku był czwartym napastnikiem Athletic po Aritzie Adurizie, Josebie Etxeberrii oraz Ismaelu Urzaizie. Jednak z powodu złej gry zespołu i zmian trenerow dochodziło do rotacji w składzie. W całym sezonie Fernando zdobył 2 gole - w zremisowanym 1:1 meczu z Valencią oraz przegranym 1:4 z Realem Madryt, a Bilbao dopiero w ostatniej kolejce utrzymało się w Primera Division.

Występuje także w reprezentacji Hiszpanii.