Родился в Авилесe в Астурии, сын художника с тем же именем. Прошел обучение в Мадриде в конце 1620-х годов как ученик Педро де Лас Куэваса и Бартоломе Романа. Дворянин по происхождению, он хорошо понимал внутреннюю структуру и психологию королевского двора.
В 1669 году Миранда был назначен придворным художником. В 1671 году — главным придворным живописцем. В правление Карлоса II он играл роль, аналогичную роли Веласкеса при Филиппе IV.
До поступления на королевскую службу (1640-е—1669) работал преимущественно в жанре религиозной живописи. В Прадо находится его «Святой Себастьян» (1656), где необычайная выразительность сочетается с мягкой и чувственной венецианской манерой, а также «Воспитание девы Марии», написанное позднее, но в схожей венецианской манере.
Его портреты испанской королевской семьи носят беспрецедентной документальный характер. В них сочетается суровая сдержанность Веласкеса с более элегантной и светской манерой ван Дейка. Лица при этом всегда выписаны с исключительной тщательностью.
Произведения Карреньо де Миранды демонстрируют неизбежную зависимость от творчества его великого предшественника на этом посту. Сказывается это в основном в некоторых внешних приемах, заимствованных у Веласкеса, что, например, заметно, в его женских портретах — таких как «Портрет маркизы Санта-Крус» или «Портрет графини Монтерей». Но в самой живописи картины уже ощущается внимательное изучение Карреньо творчества Рубенса и ван Дейка. Это особенно различимо в мужских портретах художника, например, «Портрете герцога Пастраны» (Прадо, 1666—1670 гг.).
Картины же, изображающие более высокопоставленную особу — короля Карлоса II Карреньо пишет с меньшей «английской» вольностью, обращаясь к традициям, заложенным ещё Антонисом Мором.
Королева Марианна Австрийская во вдовьем облачении, 1669, Прадо
Портрет карлицы Евгении Мартинес Валехо, Прадо
Победа св. Иакова над неверными, Будапешт
Портрет Карлоса II