No dia 31 de agosto de 2019, aos 16 anos e 304 dias, ele marcou seu primeiro gol profissional, na partida entre Barcelona e Osasuna no Estádio El Sadar (Pamplona), tornando-se o artilheiro mais jovem do Barcelona e o terceiro mais jovem artilheiro da história do Campeonato Espanhol. Já no dia 14 de setembro, Fati foi titular pela primeira vez no time principal do Barcelona, em uma partida válida pelo Campeonato Espanhol contra o Valencia. Ele abriu o placar e deu passe para Frenkie de Jong fazer o segundo, se tornando o jogador mais jovem marcar um gol e dar uma assistência numa mesma partida pela La Liga. Na ocasião, o Barça venceu por 5 a 2.