Era o fillo menor do señor de Barrantes e Vistalegre, don Rodrigo de Mendoza. Estudiou a carreira eclesiástica en Salamanca. Unha vez rematada e sendo un competente xurista, marchou a Roma, onde serviu doce anos (1603-15) na curia pontificia. De regreso a España, foi arcediago de Carrión dos Condes e cóengo de Palencia. Tras unha nova estancia en Roma como procurador xeral das Igrexas das dúas Castelas, regresou a Andalucía como arcediago de Écija e cóengo de Sevilla. Foi elixido bispo de Palencia en 1628, pasando a Burgos en 1631. Ó empeza-la guerra con Francia (1636) foi nomeado virrei e capitán xeral de Navarra, ocupando o posto ata 1640. Foi nomeado bispo de Sigüenza en 1640 e en 1645 tomou posesión do arcebispado de Santiago de Compostela.
En Santiago de Compostela publicou: Constituciones sinodales hechas por el Ilustrísimo y Excelentísimo Sr. D. Fernando de Andrade y Sotomayor, arzobispo de Santiago en el Santo Sínodo que celebró en su Santa Iglesia en 26, 27 y 28 de mayo de 1648.