De familia campesina, Junípero realizó sus primeros estudios en el convento de San Bernardino, en Petra (Mallorca, España). Posteriormente estudió en el convento de San Francisco y de Jesús en Palma de Mallorca. En 1730 ingresó en la congregación franciscana y recibió el nombre de fray Junípero. Obtuvo el doctorado en Filosofía y Teología en la Universidad Lluliana de Palma de Mallorca. Ocupó la Cátedra de Teología entre 1743 y 1754. 

A las misiones
En 1749, junto con veinte frailes franciscanos, se va de misionero a al Virreinato de la Nueva España (México). Llegan al Puerto de Veracruz el 7 de diciembre. Mientras sus acompañantes siguen su camino hacia la ciudad de México a lomos de mula, fray Junípero y un acompañante deciden hacer el camino a pie. A raíz de ese viaje contrae una dolencia en una pierna que le acompañará el resto de sus días.

El primer destino de fray Junípero fue Santiago Xalpan (Hoy Jalpan de Serra) en la Sierra Gorda de Querétaro, donde permanecería 9 años dedicado a convertir a los indígenas pames de la zona, al tiempo que les enseñaba los rudimentos de la agricultura, de la ganadería de tiro y de labor, así como a hilar y tejer.

El siguiente destino de fray Junípero debería haber sido el inhóspito territorio apache. Sin embargo, la muerte del virrey detuvo la salida del grupo misionero hacia aquellas tierras, por lo que el fraile tuvo que esperar en la ciudad de México por espacio de varios años antes de recibir su siguiente destino misional.

En 1767, Carlos III decretó la expulsión de todos los jesuitas que radicaban en la Nueva España. Dicha orden afectó a los misioneros Jesuitas que atendían la población indígena y europea de las Californias, que fueron sustituidos por 16 misioneros de la orden de los franciscanos encabezados por fray Junípero. La comitiva salió de la ciudad de México el 14 de julio de 1767, embarcó por el puerto de San Blas (Nayarit) rumbo a Loreto (Baja California), hogar de la Misión de Nuestra Señora de Loreto, que es considerada la madre de las misiones de la Alta y Baja California.

En 1768 los frailes se embarcaron en la nave San Carlos hacia Alta California para llevar el Evangelio a los indígenas. Al mismo tiempo, salió Junípero Serra con otro grupo por tierra, con ganado para las nuevas fundaciones. La primera en la Alta California fue San Diego de Alcalá en 1769.

A partir de la fundación de San Diego, Junipero funda, en el curso de 15 años, otras 9 misiones siguiendo la línea de acción establecida durante su estancia en la Sierra Gorda de Querétaro. Cuando llegaban a un lugar conveniente, construyen una capilla, unas cabañas para residencia de los frailes y un pequeño fuerte protector contra posibles ataques. Acogían a los indígenas que se aproximaban movidos por la curiosidad y, una vez ganada su confianza, les invitaban a establecerse en las proximidades de la misión.

Los frailes evangelizaron a los indios y al mismo tiempo les enseñaban las diversas artes ya que los indios eran muy primitivos y no conocían la agricultura ni acostumbraban a vestirse. Aprendieron además de agricultura, la ganadería, carpintería, herrería y albañilería. Las mujeres recibían adiestramiento en las labores de cocina, costura y confección de tejidos. 

Fray Junípero murió en la Misión de San Carlos Borromeo (Monterrey, California), el 28 de agosto de 1784. Allí están sus restos.

Las misiones se convirtieron en grandes ciudades: Los Ángeles, San Francisco, San Diego, Sacramento, etc.

El papa Juan Pablo II lo beatificó el 25 de septiembre de 1988.