Fernando Abilleira va rebre el títol d'Enginyer Aeroespacial Superior del Parks College de la Universitat de Saint Louis (Missouri) el 2001 i aviat va començar la seva carrera professional al NASA Goddard Space Flight Center de Greenbelt, Maryland, donant suport en l'anàlisi i el disseny de missió als telescopis James Webb, Hubble, a l'Observatori Solar Dynamics i al ST5, entre d'altres. A principis de 2004 va començar a treballar com analista al Jet Propulsion Laboratory de la NASA, situat a Pasadena, Califòrnia, com analista de trajectòria i enginyer de disseny de la missió per a l'Oficina del Programa d'Exploració de Mart.
Ha col·laborat en múltiples missions i estudis, incloent el Mars Telecommunications Orbiter, el Mars Science Orbiter, el Mars Netlanders, el Mars Sample Return, les futures missions tripulades a Mart i altres estudis avançats. El 2007 va entrar a formar part en l'equip de disseny de missió i navegació del projecte Mars Science Laboratory (MSL), que el 6 d'agost de 2012 hi va fer aterrar el rover Curiosity amb gran èxit. El Curiosity es troba en l'interior d'un cràter conegut amb el nom de Gale, i actualment es troba avaluant si en algun moment aquesta regió reunia les condicions necessàries per al desenvolupament de vida microbiana. A més, Abilleira també va dirigir els estudis preliminars de disseny de missió de les missions conjuntes de la NASA i l'ESA que es planejaven llançar el 2016 i el 2018.
Actualment, Fernando Abilleira és el mànager de disseny i de missió i navegació del proper aterrador marcià conegut com InSight, que s'enviarà al planeta el 2016, i ha publicat diversos documents tècnics sobre astrodinàmica, mecànica orbital i optimització de trajectòries.
Viu a Simi Valley, California, amb la seva dona Sarah i els seus fills Owen, Ethan i Logan.
