Comenzó su carrera en la empresa de ingeniería GMV, donde adquirió experiencia en cálculo de órbitas y lideró el equipo correspondiente en ESOC, el Centro de Operaciones Espaciales de ESA.
Seleccionado como astronauta en 1992, recibió formación en múltiples cursos, durante los cuales adquirió experiencia en Rusia, los EEUU, Japón y Canadá, además de en las instalaciones europeas.
Realizó dos vuelos espaciales, Discovery STS-95 y Soyuz TMA-3, ocasión en la que trabajó un tiempo a bordo de la Estación Espacial Internacional. En ambos vuelos actuó como Ingeniero de Vuelo responsable de sistemas de las naves.
En la Agencia Europea del Espacio (ESA), aparte de los vuelos y su preparación, llevó a cabo tareas de diversos tipos, incluyendo gerencia de programas, operaciones en tierra, preparación de experimentos científicos y entrenamiento de otros astronautas.
Durante un período de excedencia de la ESA de cinco años de duración trabajó como Director General, y luego Presidente Ejecutivo, de la empresa Deimos Imaging, primera en lanzar un satélite español de observación de la Tierra, hasta 2011.
Fue miembro del Consejo de Administración de AENA durante unos tres años. Este Consejo supervisó la salida a Bolsa de la compañía, antes totalmente pública.
Fue Ministro del Gobierno de España con responsabilidades sobre Ciencia e Innovación durante tres años, hasta 2021.
Actualmente trabaja en Gobierno Corporativo y como asesor de Fondos de Inversión con vocación tecnológica.
