Diplômé en Sciences de l'Image de l'Université Complutense de Madrid, Fernando Léon de Aranoa débute comme scénariste au milieu des années 90. En 1997, il écrit et réalise Familia, dont le sujet décalé (un cinquantenaire engage des comédiens pour camper le rôle des membres de sa famille) et le traitement inhabituel (mise en abyme) récoltent le Goya 1998 du Meilleur réalisateur révélation et se voient également récompensés lors de la 41e Semaine Internationale du cinéma de Valladolid et dans de nombreux autres festivals.

Un an plus tard, Fernando Léon de Aranoa signe Barrio sur l'un de ses scénarios, qui est à nouveau remarqué lors de la cérémonie des Goyas 1999 avec deux prix (Meilleur réalisateur et Meilleur scénario original) après avoir été présenté au Festival de Sundance. Scénariste du film fantastique Fausto 5.0, Grand Prix du Festival de Gérardmer 2002, le cinéaste redevient plus terre-à-terre pour Les Lundis au soleil, son troisième long métrage réalisé en 2002, lauréat de cinq Goyas 2003, dont ceux de Meilleur film, Meilleur réalisateur et Meilleur acteur (Juan Bardem). Ce film lui a permis de se faire connaître mondialement.

Trois ans après, Fernando Leon de Aranoa sort Princesas, un portrait de deux prostituées à Madrid qui vont passer de rivales à amies. En 2010, il revient avec un cinquième long-métrage, Amador, sur une femme immigrée avec des problèmes économiques. Entre ces films de fiction, il réalise également deux documentaires : Caminantes (2001) et Invisibles (2007), pour lequel il reçoit un Goya et où il suit des membres de Médecins sans Frontières dans le nord l'Ouganda. C'est à ce moment-là qu'il a l'idée de son sixième long-métrage, A Perfect Day, un film sur un groupe d'humanitaires en mission dans une zone en guerre. Pour l'occasion, le réalisateur se muni d'un casting prestigieux composé notamment de Benicio del Toro, Mélanie Thierry et Tim Robbins.