Potpisavši za Barcelonu kada je igrao za U14 ekipe, Isaac Cuenca je naporno radio kako bi došao na vrh. Kada je nastupao za U16 ekipu, odlučio je napustiti Klub, ali se vratio tri godine kasnije i zaigrao za ekipu igrača do 18 godina. U sezoni 2010/11, napravio je debi u 2B ligi, igrajući za Sabadell. Njegove sjajne partije u ovoj ekipi su bile glavni razlog zbog kojeg ga je katalonski klub odlučio vratiti.

U ljeto 2011. godine, vratio se u Barcelonu i nastupao za rezerve, ali je Pep Guardiola pomno pratio njegov napredak i često ga pozivao na treninge prve ekipe. Cuenca se pridružio ekipi na predsezonskoj turneji i bio je jedan od najboljih igrača. Debi u zvaničnoj utakmici za prvu ekipu je zabilježio 20. oktobra 2011. godine, kada je zamijenio Davida Villu u utakmici LIge prvaka protiv Viktorije Plzena.

On je bio najveće iznenađenje sezone. Pokazavši puno taktičke discipline, igrao je na poziciji krila i nije razočarao. Ubrzo je zadivio divljenje svih navijača Barcelone tačnim dodavanjim i sjajnim instinktom za postizanje pogodaka. U njegovoj drugoj ligaškoj utakmici, protiv Mallorce, postigao je prvi zvanični pogodak za Barcelonu.

Cuenca se brzo prilagodio dinamičnom temu rada prve ekipe i počeo je igrat važnu ulogu, kako na treninzima, tako i u utakmicama. 31. januara 2012. godine je potpisao ugovor kojim je i zvanično postao igrač prve ekipe, samo nekoliko dana nakon što je Guardiola istakao da ozbiljno računa na ovog mladog napadača.

U sezoni 2011/12, napadač je učvrstio svoje mjesto u ekipi i postigao 4 pogotka z 30 utakmica za prvu ekipu. Klub, oduševljen njegovim stavom i sposobnošću, odlučio produžiti ugovor do juna 2015. godine. Međutim, igrač je zadobio tešku povredu meniskusa u desnom koljenu pred kraj sezone i nije bio u mogućnosti da pomogne ekipi u narednim utakmicama.