Acontece que o módulo Wi-Fi estava tentando randomizar seu endereço MAC via NetworkManager.
A correção padrão para isso não funcionou, mas consegui que funcionasse entrando em /etc/NetworkManager/system-connections
e editando minha conexão específica.
Adicionei mac-address-randomization=0
, tentei conectar-me à rede novamente e tudo deu certo!