Adolescent, Alejandro Amenábar intègre la Faculté des Sciences et de l'Information à l'Université Complutense de Madrid, dans laquelle il ne brille pas. Après quelques échecs scolaires, le jeune homme décide de se lancer dans le cinéma. Après avoir réalisé deux courts métrages remarqués (Himenoptero et Luna), il remporte son premier succès commercial en 1996 avec le thriller Tesis, un premier long métrage sur l'univers trouble des snuff movies qui fait l'ouverture du Festival de Berlin dans la section Panorama et remporte cinq Goya, les récompenses cinématographiques majeures en Espagne.

Auréolé de prix, Alejandro Amenábar enfonce le clou en 1998 avec Ouvre les yeux. Ce thriller fantastique naviguant entre rêve et réalité, porté par le couple Eduardo Noriega / Penélope Cruz, devient rapidement l'un des plus gros succès de tous les temps du cinéma espagnol. Le film va même jusqu'à séduire Hollywood, qui en fait un remake en 2001, intitulé Vanilla sky et emmené par Tom Cruise et... Penélope Cruz, qui reprend son rôle.

Hollywood ne pouvait rester indifférent devant le talent du cinéaste. En 2001, âgé d'à peine 28 ans, Alejandro Amenábar se lance dans la réalisation de son premier film en langue anglaise, la fable fantastique Les Autres, avec Nicole Kidman. Deux ans plus tard, il change radicalement de registre avec Mar adentro, où il raconte le combat de Ramon Sampedro, incarné par Javier Bardem, tétraplégique ayant combattu vingt-neuf ans pour le droit à l'euthanasie. Après une absence de six ans, Alejandro Amenábar est de retour avec Agora, fresque historique se déroulant dans l'Egypte ancienne avec Rachel Weisz en vedette.

Le metteur en scène attend ensuite cinq ans avant de se consacrer à la mise en scène d'un nouveau long métrage. Il s'agit du thriller Regression, porté par Ethan Hawke et qui se centre sur une sombre histoire de meurtre dans l'Amérique profonde.