Barcelona ilmoitti 31. tammikuuta 2020, että se oli päässyt sopimukseen Palmeirasin kanssa Fernandesin siirrosta, joka liittyi katalonialaiseen klubiin ennen kauden 2020/21 alkua.
Syyskuun lopussa, kun hän oli lopettanut Real Valladolidin laina-ajan. "Barça" maksoi 7 miljoonan euron palkkion ja 3 miljoonan euron lisämaksun, ja pelaaja suostui viiden vuoden sopimukseen klubin kanssa. 24. marraskuuta hän teki ensimmäisen ja ainoan esiintymisensä Barcelonan ensimmäisessä joukkueessa ja myös UEFA: n Mestarien liigan ottelussa, kun hän korvasi Pedrin viimeiset 17 minuuttia Dynamo Kyivin 4 - 0 vierailussa.