Alejandro comenzó sus estudios en el colegio de los Padres Escolapios de Getafe. En segundo de bachillerato trasladó sus estudios al Instituto Alameda de Osuna.
Sus padres siempre pusieron un especial celo en la educación de sus hijos, tanto en la elección del centro donde estudiaban como en el tiempo libre. Ni Alejandro ni su hermano fueron grandes consumidores de televisión; tampoco veían cine en pantalla grande, al que Alejando comenzó a acudir a partir de los quince años de edad. Su afición era escribir relatos y leer historias juveniles.Antes de su ingreso en la facultad, trabajó como reponedor en un almacén y como jardinero, hasta que pudo comprarse una cámara de vídeo doméstica. No concebía iniciar sus estudios universitarios de imagen sin haber tocado antes una cámara.
Amenábar accedió a la Facultad de Ciencias de la Información en la Universidad Complutense de Madrid, donde no llegó a terminar sus estudios, pues consideró que eran unos estudios excesivamente teóricos y muy despegados de la realidad profesional.
Entre 1991 y 1995 realizó cuatro cortometrajes La cabeza, La extraña obsesión del Doctor Morbius, Himenóptero y Luna.
De su faceta como compositor se puede decir que desde pequeño compuso melodías con el teclado y la guitarra. Aprendió música de un modo autodidacta para poder musicalizar sus cortometrajes.
En 1996 comenzó a escribir el guion de su proyecto de fin de carrera, un largometraje llamado Tesis, que sería la obra que le catapultaría. Consiguió llamar la atención de la crítica en el Festival de Cine de Berlín y obtuvo siete Goyas, incluidos el de mejor película y mejor director novel.
En 1997 realizó Abre los ojos, una película de ciencia ficción e intriga psicológica que se hizo con un notable éxito de crítica en festivales internacionales como los de Berlín o Tokio. Impresionado por la película, Tom Cruise adquirió los derechos de adaptación y produjo y protagonizó la adaptación Vanilla Sky.
Su tercera película fue Los otros, protagonizada por Nicole Kidman. Consiguió un gran éxito de crítica y público a nivel internacional, especialmente en España, donde fue la película más vista del año, y también en los Estados Unidos, donde se mantuvo durante varias semanas entre las más vistas. Con ella consiguió ocho premios Goya y fue candidata al Premio de la Academia de Cine Europeo a la mejor película.
En 2004 presentó Mar adentro, un relato de la vida real del tetrapléjico Ramón Sampedro, interpretado por Javier Bardem, donde abordó temas como la eutanasia, el aborto o «el derecho a una vida digna». La película ganó 14 Goyas y el Óscar a la mejor película de habla no inglesa.
En 2008 preparó su siguiente película, Ágora. Con un presupuesto de 50 millones de euros es la película española más cara de la historia.
Amenábar es también el compositor de la banda sonora de sus películas, al igual que de otras como La lengua de las mariposas dirigida por José Luis Cuerda y Nadie conoce a nadie dirigida por Mateo Gil.
En 2015 estrena su sexta película como director, Regresión.
Amenábar ha sido siempre muy discreto y celoso de su intimidad. En 2004, a raíz del estreno de Mar adentro, habló de su homosexualidad. Los diarios y publicaciones españoles se hicieron eco de ello. El director fue portada de las revistas Zero y Shangay. Se casó con David Blanco en Madrid tras cinco años de discreta relación. (+)
