Nació el 15 de enero de 1968 en Zumárraga, Guipúzcoa. Sexto hijo de Juan María Urdangarín y de Claire Liebaert Courtain. La familia se radica en Barcelona, donde residió hasta que cumplió 16 años. Cursó estudios en el Colegio Sagrado Corazón de Jesús de Caspe, en Barcelona, y en el Colegio Santa María del Pilar, de Vitoria.
 
Formó parte de los equipos juveniles de balonmano de los dos colegios citados. A los 18 años ingresó como jugador profesional en el equipo de balonmano del F.C. Barcelona, pasando a jugar en la División de Honor.

En su amplio historial deportivo destacan los numerosos trofeos conquistados por su Club, el F.C. Barcelona, y su presencia en la Selección Nacional de balonmano, de la que ha formado parte en 112 ocasiones y con la que ha participado en los Juegos Olímpicos de Barcelona 92 y Atlanta 96, así como en Campeonatos del Mundo, de Europa y en numerosas competiciones internacionales.
 
Es diplomado en Ciencias Empresariales por la Universidad Central de Barcelona. Cursó estudios de licenciatura en Administración y Dirección de Empresas y Master en Business Administration en ESADE.
 
El 3 de mayo de 1997 pidió la mano de S.A.R. la Infanta Doña Cristina en el Palacio de la Zarzuela. El enlace se celebró el 4 de octubre del mismo año en la Catedral Basílica de Barcelona.

El matrimonio tuvo cuatro hijos que ocupan los puestos del octavo al undécimo en el orden de sucesión al Rey Juan Carlos I: Juan Valentín de Todos los Santos, Grande de España, nacido el 29 de septiembre de 1999. Pablo Nicolás Sebastián de Todos los Santos, Grande de España, nacido el 6 de diciembre de 2000. Miguel de Todos los Santos, Grande de España, nacido el 30 de abril de 2002. Irene de Todos los Santos, Grande de España, nacida el 5 de junio de 2005.
 
El fiscal de Baleares atribuye a Urdangarin una actividad encaminada a "apoderarse de fondos públicos" utilizando facturas falsas e infladas y valiéndose de presupuestos, informes y servicios ficticios.

Buena parte del dinero público recibido habría terminado en la empresa Aizoon, la promotora inmobiliaria que Urdangarin comparte al 50% con su esposa, la Infanta Cristina. De las arcas públicas de Baleares el Instituto Nóos recibió 2,3 millones de euros. De Valencia logró unos tres millones.

El 'pelotazo' alcanzó a otras muchas empresas y organismos, tanto privados como públicos: Aceralia, Telefónica, los clubes de fútbol del Valencia y el Villarreal, la SGAE, la Generalitat de Cataluña, los ayuntamientos de Alcalá de Henares y Mataró... Pero los ingresos no eran el último objetivo de la trama.

Se sospecha que Urdangarin y su socio urdieron supuestamente una trama de facturas falsas para evadir impuestos. De hecho, la Fiscalía Anticorrupción acusa directamente al duque de Palma de evasión a paraísos fiscales de Belice y el Reino Unido. Frente al cúmulo de acusaciones, el duque de Palma siempre ha defendido su "honorabilidad e inocencia".