Hermoso begon haar carrière bij Atlético Madrid Femenino. In 2010 maakte ze de overstap naar Rayo Vallecano Femenino, met wie ze in haar debuutseizoen de Primera División Femenina won. Na het seizoen 2012/13 verliet ze Spanje om voor het ZweedseTyresö FF te gaan spelen. Ze bleef hier slechts 8 maanden, op 10 januari 2014 maakte ze de overstap naar FC Barcelona.[1] Met Barça werd Hermoso tweemaal landskampioen (2014, 2015) en won ze in 2014 en 2017 de Copa de la Reina. In 2017 vertrok ze naar Paris Saint-Germain, waarmee ze in 2018 de Coupe de France won. In 2018 ging Hermoso voor de tweede keer bij Atlético Madrid spelen. Ze werd in het seizoen 2018/2019 landskampioen en bovendien werd de aanvalster topscorer met 24 doelpunten. In 2019 keerde Hermoso terug bij FC Barcelona.[2]
Tevens is Hermoso actief bij het Spaans vrouwenelftal. Ze debuteerde in juni 2012 tegen Turkije. Met het Spaans elftal bereikte ze in 2013 de kwartfinale van het Europees kampioenschap. In 2015 behoorde ze tot de Spaanse selectie voor het WK in Canada. Hermoso speelde alleen in de eerste wedstrijd van Spanje tegen Costa Rica, waarin ze in de basis startte. In 2017 won Hermoso met Spanje de Algarve Cup. Ze scoorde in de groepswedstrijd tegen Noorwegen.
In 2017 speelde ze op het Europees kampioenschap in Nederland. Op dit toernooi bereikte Hermoso met Spanje de kwartfinales. In 2019 behoorde de aanvalster tot de Spaanse selectie voor het WK in Frankrijk. Ze scoorde tweemaal uit een strafschop in de eerste groepswedstrijd tegen Zuid-Amerika. Daarnaast maakte Hermoso het enige Spaanse doelpunt in de verloren wedstrijd tegen de Verenigde Staten in de achtste finales. Op 20 augustus 2023 werd Hermoso met Spanje voor de eerste maal wereldkampioen na een 1-0 zege in de finale tegen Europees kampioen Engeland.