Juantorena eleinte kosárlabdázó volt, amíg a lengyel futóedző, Zygmunt Zabierzowski fel nem fedezte őt. Egy évvel később, 1972-ben 400 méteren elődöntőbe jutott a müncheni olimpián. 1973-tól még ismertebbé vált, amikor megnyerte az universiadét, majd 1975-ben a pánamerikai játékokon második helyen végzett. A 800 méteres futást csak 1976-tól vette komolyan. A montréali olimpia döntőjében a versenyt szinte végig vezetve, világcsúccsal (1:43,50) győzött. Három nappal később 400 méteren szintén olimpiai bajnok lett. Ugyanezen az olimpián a 4 × 400 méteres váltóban hetedik helyen végzett. 1977-ben Düsseldorfban világkupát nyert mindkét számában. A moszkvai olimpián nem sikerült megvédeni aranyérmeit. Csak 400 méteren indult, és negyedik helyen végzett. Utolsó nagy nemzetközi versenye az 1983-as világbajnokság volt, de a selejtezőből továbbjutva lábtörés miatt nem tudta folytatni a versenyt.