Ha conquistato 5 titoli ATP, tutti in singolare e sulla terra battuta, tra cui l’ATP 500 di Rio nel 2020, il suo miglior ranking ATP è la 17ª posizione raggiunta il 13 settembre 2021. Nelle prove del Grande Slam ha raggiunto i quarti di finale al torneo di Wimbledon 2022. Ha esordito nella squadra cilena di Coppa Davis nel 2012.
Carriera Juniores Esordisce nel circuito ITF Junior Circuit nell'aprile 2011 a quattordici anni e subito vince in singolare e perde la finale in doppio in un torneo di Grade 5 ad Asunción. Il mese successivo vince in doppio un torneo costaricano. Verso fine anno fa parte della squadra cilena che viene arriva seconda nel suo gruppo di Coppa Davis Junior e viene eliminata dall'Italia. Nel marzo 2012 vince il primo torneo di Grade 1 in doppio al Banana Bowl di Itajai in coppia con Gianluigi Quinzi. A dicembre vince il Grade 1 Eddie Herr International Junior Tennis Championships in singolare, sconfiggendo in finale il serbo Laslo Đere, e in doppio di nuovo con Quinzi. La settimana successiva vince il suo primo torneo di Grade A nel torneo di doppio al prestigioso Orange Bowl in coppia con Nicolás Jarry e chiude il 2013 al 13º posto nel ranking mondiale juniores.
A giugno 2013 ottiene i migliori risultati del suo periodo juniores raggiungendo le finali in entrambe le specialità al Roland Garros juniores, trionfa in singolare perdendo un solo set in tutto il torneo e concede solo 5 giochi in finale alla quarta testa di serie Alexander Zverev. In doppio viene sconfitto con Jarry nell'incontro che assegna il titolo da Kyle Edmund / Frederico Ferreira Silva. L'ultimo impegno nella categoria sono gli US Open 2013, raggiunge la semifinale e viene sconfitto da Thanasi Kokkinakis dopo aver vinto il primo set. A fine torneo porta il best ranking da juniores alla 4ª posizione mondiale.
2010-2013: inizi tra i professionisti, esordio in Coppa Davis e primo titolo ITF in doppio
Dopo le sconfitte subite nel 2010 e 2011 alle sue prime tre apparizioni tra i professionisti, nel 2012 riceve alcune wild card per i tabelloni principali dei Futures cileni e vince i primi incontri. A settembre fa il suo esordio nella squadra cilena di Coppa Davis in occasione della sfida persa contro l'Italia, viene schierato a risultato acquisito e perde in due set da Simone Bolelli In ottobre perde la sua prima semifinale Futures in doppio al torneo Chile F10 e la settimana successiva viene sconfitto in semifinale sia in singolare che in doppio al Chile F11.
Nel febbraio 2013 fa il suo esordio con una wild card nell'ATP Tour al Chile Open di Viña del Mar e al primo turno sconfigge a sorpresa Dušan Lajović, diventando il quinto giocatore under 16 a essersi aggiudicato un match ATP dal 2000 dopo Rafael Nadal, Richard Gasquet, Ryan Harrison e Bernard Tomić. Disputa il suo primo torneo Challenger al successivo torneo di Santiago e raggiunge il secondo turno in singolare e anche in doppio. A maggio gioca le sue prime finali Futures al torneo Chile F3, perde quella in singolare contro James Duckworth e conquista il primo titolo da professionista in doppio in coppia con Jarry. A settembre vince il suo primo incontro in Coppa Davis conquistando in singolare l'unico punto per il Cile nella sfida persa con la Repubblica Dominicana. A ottobre raggiunge la semifinale in doppio al Challenger di San Juan
2014-2015: 4 titoli ITF in singolare e primo titolo Challenger in doppio Nel 2014 perde i due soli incontri disputati in singolare nel circuito ATP, contro Chardy a Viña del Mar, dove gioca con una wild card, e contro Volandri a Buenos Aires dopo aver superato le qualificazioni. A Viña del Mar vince assieme a Jarry il suo primo incontro ATP di doppio e vengono eliminati al turno successivo. Ad aprile vince il primo titolo Futures in singolare sconfiggendo Thales Turini nella finale del Brazil F4; nel prosieguo della stagione ne vincerà altri tre in singolare che gli consentiranno di chiudere il 2014 con il nuovo best ranking in 252ª posizione. Quell'anno gioca con maggiore continuità nei Challenger e ad aprile vince il primo titolo di categoria nel torneo di doppio di Santiago, di nuovo in coppia con Jarry.
Non compie sostanziali progressi l'anno successivo, si dedica soprattutto a tornei Challenger e i migliori risultati sono due finali raggiunte in doppio e due semifinali in singolare, e non vince alcun titolo neanche nei Futures. Non supera le qualificazioni nei tornei del circuito maggiore e, alla prima apparizione nelle qualificazioni di una prova del Grande Slam, perde al primo incontro al Roland Garros. A novembre sconfigge all'Uruguay Open per la prima volta un top 100 del ranking, il nº 99 Kyle Edmund, ed esce di scena nei quarti di finale.
2016-2017: primo titolo Challenger in singolare e top 200 Nel 2016 abbandona i tornei Futures dopo averne vinti altri quattro in singolare. Nell'arco della stagione disputa le qualificazioni in due tornei del circuito ATP, le supera in maggio al Geneva Open e viene eliminato al primo turno. A ottobre conquista a Lima il primo titolo Challenger in singolare sconfiggendo al terzo set in finale Guido Andreozzi, risultato con cui entra per la prima volta nella top 200. Perde entrambe le finali Challenger raggiunte in doppio nel 2016. Consegue il miglior risultato del 2017 a Wimbledon, dove per la prima volta supera le qualificazioni in una prova dello Slam con i successi su Quinzi, Fratangelo e Smith, e al primo turno del tabellone principale viene eliminato in quattro set dal nº 18 del mondo Jack Sock. Nei tornei Challenger non supera mai i quarti di finale, e dopo la prematura eliminazione a Lima, dove era campione uscente, crolla oltre il 300º posto del ranking.
2018: tre titoli Challenger e top 100 All'inizio del 2018 scende al 373º posto mondiale e inizia a risalire la classifica con buone prestazioni nei Challenger; dopo la semifinale disputata al Challenger 125 di Newport Beach, a febbraio raggiunge la finale a Cuernavaca e viene battuto da Novikov. All'Open Guadeloupe sconfigge il nº 70 del ranking Stefanos Tsitsipas ed esce in semifinale. A maggio raggiunge la finale anche a Lisbona, viene sconfitto in tre set da Robredo e a fine torneo porta il best ranking al 173º posto mondiale. Supera le qualificazioni per il secondo anno consecutivo a Wimbledon eliminando Londero, Mahut e Hurkacz, e al primo turno viene sconfitto dal nº 26 ATP Mannarino. Ad agosto nel Challenger di Como viene invece battuto alla terza finale stagionale da Salvatore Caruso. Continua a risalire la classifica con buoni risultati nei tornei successivi e a ottobre vince tre Challenger consecutivi a Campinas e Santo Domingo battendo in finale Delbonis e al successivo Lima Challenger dove sconfigge Sousa. Pur senza aver giocato tornei ATP, il cileno chiude l'anno all'84ª posizione della classifica ATP.
2019: primi due titoli ATP, primi quarti di finale in un Master e top 40
Dopo i tentativi falliti di qualificarsi per i primi tornei australiani e l'eliminazione per mano di Goffin al primo turno degli Australian Open, nel confronto di Davis contro l'Austria perde da Novak e conquista il punto decisivo per il passaggio del turno sconfiggendo Rodionov. Apre la stagione su terra nei tornei sudamericani superando il primo turno sia a Buenos Aires sia a Rio de Janeiro. A San Paolo raggiunge per la prima volta in carriera una finale ATP grazie ai successi su Sousa, Munar, Mayer e in semifinale Ruud; nel match decisivo viene sconfitto da Guido Pella con il punteggio di 7-5, 6-3. Il mese dopo conquista a Houston il primo titolo del circuito maggiore eliminando prima Cuevas, poi la testa di serie nº 2 Chardy, Laaksonen e in semifinale Querrey. In finale supera per la seconda volta in stagione Ruud dopo due ore e mezzo di gioco con il punteggio di 7-6, 4-6, 6-3. La vittoria lo proietta per la prima volta tra i primi 50 della classifica mondiale.
Apre il tour europeo raggiungendo gli ottavi a Barcellona. A Monaco disputa la terza finale stagionale; supera nell'ordine Maden, Schwartzman e nei quarti consegue la prima vittoria contro un top 10 grazie al successo per 6-4, 5-7, 7-5 sul nº 3 del mondo Zverev, e accede alla finale battendo in semifinale Cecchinato. Avversario per il titolo è Matteo Berrettini, alla sua seconda finale consecutiva dopo il trionfo di Budapest, e il cileno si impone vincendo al tie break del terzo set. Vince il primo match in uno Slam al Roland Garros battendo Opelka e raggiunge poi i quarti di finale sull'erba di 's-Hertogenbosch.
Subisce 5 sconfitte al primo turno nei successivi tornei, tra i quali Wimbledon, e torna a mettersi in luce ad agosto spingendosi fino al terzo turno nel Masters 1000 di Montreal, dove viene eliminato da Medvedev. Dopo il secondo turno disputato agli US Open, viene eliminato nei quarti a Chengdu da Pablo Carreño Busta dopo aver sconfitto i top 40 Edmund e Verdasco. Raggiunge i quarti anche a Parigi, i primi in un Masters 1000, battendo Cuevas, Isner e Chardy prima della sconfitta contro Dimitrov. Chiude la stagione alla 33ª posizione mondiale, dopo essere stato 32º in giugno.
2020: due titoli ATP in un mese e top 20 L'inizio della stagione è segnato dalle tre sconfitte nella prima edizione dell'ATP Cup e da quello all'esordio nel torneo di Adelaide. Vince il primo match del 2020 contro Travaglia agli Australian Open, dove non aveva mai vinto in carriera, ed esce di scena nel turno successivo. Conquista il terzo titolo ATP a Cordoba dove elimina nell'ordine Balász, Cuevas e Martin e in finale ha la meglio sul nº 14 del mondo Schwartzman per 2-6, 6-4, 6-0. Subito dopo partecipa all'ATP 500 di Rio dove elimina in sequenza ancora Martin, poi Delbonis e Coria e in semifinale Ćorić, arrivando a disputarsi la finale più prestigiosa da inizio carriera contro il qualificato Gianluca Mager, e il cileno risolve il match in poco più di un'ora e mezzo con il punteggio di 7-6, 7-5. Grazie al successo Garin si assicura l'ingresso nei primi venti tennisti del mondo, alla 18ª posizione.
Dopo la sospensione del tour dovuto alla pandemia di COVID-19, esce al primo turno a Cincinnati e al secondo agli US Open. In settembre raggiunge le semifinali ad Amburgo grazie alle vittorie su Nishikori, Hanfmann e Bublik, perdendo infine contro Tsitsipas in tre set. Nell'inedito Roland Garros autunnale giunge per la prima volta al terzo turno di uno Slam e chiude la stagione uscendo al secondo turno all'Vienna Open per mano di Thiem. A fine anno è il numero ventidue del mondo. In quel periodo pone fine al sodalizio con il suo allenatore storico Andrés Schneiter e annuncia che il suo nuovo coach sarà Franco Davín, che ha raggiunto grandi traguardi con Gastón Gaudio, Juan Martín del Potro e Fabio Fognini.
2021: primo titolo in Cile e secondi quarti di finale in un Master Dopo la sorprendente sconfitta al secondo turno di Delray Beach contro il nº 789 ATP Christian Harrison, è costretto a rinunciare agli Australian Open a causa di un infortunio al polso subito in allenamento. Torna in campo direttamente per i tornei sudamericani su terra rossa e a Buenos Aires subisce un'altra inaspettata sconfitta all'esordio, stavolta contro l'indiano Nagal. Si presenta da numero uno del seeding nel torneo di casa a Santiago e, dopo il bye al primo turno, elimina nell'ordine Tabilo, Varillas e Galán senza perdere alcun set; la finale contro Bagnis è il match più complicato del torneo ma si impone dopo oltre due ore e mezzo di gioco a conquista il quinto trofeo ATP della carriera. Viene quindi eliminato al primo incontro al Miami Masters da Marin Čilić, che si impone al tiebreak del set decisivo.