Selain berkarir di klub, Herrera juga meraih gelar dengan tim nasional Spanyol di level U-20 dan U-21, serta mewakili negaranya pada Olimpiade Musim Panas 2012. Debut internasionalnya bersama tim senior Spanyol dilakukan pada November 2016, namun ia hanya tampil dalam dua pertandingan, dengan penampilan terakhirnya pada Maret 2017.
Herrera memulai karirnya di Zaragoza sebelum bergabung dengan Athletic Bilbao pada tahun 2011. Ia tampil dalam 54 pertandingan resmi dan mencetak empat gol pada musim pertamanya bersama klub Basque tersebut. Athletic Bilbao berhasil mencapai final Copa del Rey dan Liga Europa pada musim tersebut. Pada musim ketiganya, Herrera tampil dalam 33 pertandingan liga saat Athletic Bilbao berhasil lolos ke Liga Champions UEFA untuk pertama kalinya dalam 16 tahun.
Pada musim 2014-2015, Herrera menjadi incaran Manchester United. Setelah penawaran sebesar £24 juta ditolak oleh Athletic Bilbao pada Agustus 2013, Manchester United mencoba untuk merekrutnya lagi setahun kemudian. Herrera resmi bergabung dengan Manchester United pada 26 Juni 2014 setelah mengaktifkan klausul pelepasan dalam kontraknya. Ia melakukan debut dalam pertandingan pembuka musim Premier League pada 16 Agustus 2014, namun mengalami cedera dan absen dalam dua pertandingan berikutnya. Herrera mencetak gol pertamanya untuk Manchester United dalam kemenangan 4-0 melawan Queens Park Rangers pada 14 September 2014. Ia juga mencetak gol dalam pertandingan berikutnya.