Có cha là người Chi Lê và mẹ người Tây Ban Nha, cả gia đình Alejandro Amenábar chuyển đến xứ bò tót khi ông mới 1 tuổi. Ông lớn lên và học tập ở thủ đô Madrid. Ở tuổi 19, ông đã tự mình viết kịch bản và đạo diễn một bộ phim ngắn. Bốn năm sau, Amenábar đạo diễn phim dài đầu tay Tesis (1996), nhận được đánh giá tích cực. Bộ phim kế tiếp Abre los ojos (1997) với sự tham gia của nữ diễn viên xinh đẹp Penélope Cruz, là một thành công phòng vé vang dội. Đến năm 2003, danh tiếng của ông được biết đến rộng rãi với bộ phim kinh dị nói tiếng Anh đầu tiên The Others, với màn tỏa sáng của Nicole Kidman. Regression (2015) là bộ phim mới nhất, và gây nhiều tranh cãi của ông về hiện tượng Satan giáo vào những năm 90.
Vào năm 2004, Amenábar đã công khai mình là người đồng tính. Đến tháng 7/2015, ông đã cưới bạn trai của mình là David Blanco.