Quand celle-ci éclate, Fernando est étudiant en architecture. Il est forcé d'interrompre ses études. Il se tourne alors vers le naissant cinéma espagnol et fait de la figuration dans les premiers films muets de 1936. Il adopte alors le nom de scène "Rey" qui est non seulement le nom de famille de sa mère, mais qui veut aussi dire "roi" en espagnol.
Il obtient ses premiers rôles parlant en 1944 et joue le roi d'Espagne dans le grand succès espagnol Loucura de Amor.
Il tourne avec Vadim & Bardot, Bonnard & Leone, dans des westerns en Italie, aux États-Unis et en Espagne.
Dans les années 70 et 80, Rey joue ou fait des caméos pour Lewis Gilbert, Mauro Bolognini, Vincente Minnelli, Valerio Zurlini, Robert Altman, J.Lee Thompson, Frank Perry et Carlos Saura. Pour ce dernier film, il récolte le prix d'interprétation à Cannes, Pour un film de 1976, il reçoit une fortune pour un rôle (une présence) qui lui demande 6 heures de travail. En 1971, il récolte le prix d'interprétation masculine au Festival International de San Sebastian pour un film de Rafael Gil.
À partir de 1985, Fernando Rey se fait vieux (il a plus de 60 ans) et il choisit de retourner vivre en Espagne. En 1960, il avait épousé l'actrice argentine Mabel Karr avec laquelle il a passé toute sa vie.
Sa vie s'éteint le 9 mars 1994, quand le cancer a raison de lui à Madrid. Il avait 76 ans.
Vivant, il aurait aujourd'hui 98 ans.