Свою футбольную карьеру Сантана начал в клубе «Сан-Тельмо», затем недолгое время выступал за «Альмагро». В 2001 году Сантана перешёл в «Сан-Лоренсо», в составе которого выиграл Кубок Меркосур, в последующем Сантана ещё дважды в своей карьере возвращался в «Сан-Лоренсо». Сезон 2005-06 Сантана провёл в одном из сильнейших клубов Южной Америки, легендарном «Ривер Плейт», из которого он переехал в Европу, перейдя в немецкий «Вольфсбург», за который играет до сих пор. Сантана родился, вырос и провёл большую часть футбольной карьеры в Аргентине, но не имея шансов попасть в сборную Аргентины, он в 2007 году принял парагвайское гражданство (его мать парагвайка) и стал выступать за сборную Парагвая. В составе национальной сборной Хонатан Сантана дебютировал 20 июня 2007 года в матче со сборной Боливии, на сегодняшний день Сантана сыграл в составе сборной 25 матчей . Сантана участвовал в составе Парагвая в чемпионате мира 2010. 15 июля 2010 года было объявлено о переходе игрока в турецкий клуб «Кайсериспор». Контракт подписан на 2 года.