Походив з Бургундської династії. Син Фернандо III, короля Кастилії та Леону, і Єлизавети Гогенштауфен. Як інфант він виявив неабиякі політичні і військові обдарування, беручи участь в управлінні державою і військових походах батька.
Ставши у 1252 році королем продовжував реконкісту південних земель Іберійського півострова, змінивши тактику. Війни з маврами продовжувалися, але без колишньої енергії. Відвоював в арабівХерес і Кадіс.
У 1257 році Альфонсо X витратив багато сил і грошей на придбання титулу імператора Священної Римської імперії, який не приніс йому нічого крім сварки з папської курією. Проте в Кастилії вибухнула фінансова криза, викликана непомірними витратами короля.
1267 року уклав Бадахоський договір із португальським королем Афонсу III, визначивши кордон між обома державами і визнавши регіон Аль-Гарб за Португалією.
Внутрішня політика
Його політика централізації наштовхнулася на опір знаті. Втім зумів створити новий апарат управління: центральний на чолі із канцлером, місцевий — з губернаторами і представниками короля у провінціях.
Зробив великий внесок у культуру, опікун художників і вчених, ініціатор і учасник наукових праць. Захоплюючись астрономією, король наказав побудувати обсерваторію й доручив 50 вченим скласти астрономічні таблиці, названі пізніше Альфонсовими. Також було зроблено багато перекладів з арабської мови в низці напрямків і Біблії.
Витратив багато коштів на розвиток університету в Саламанці. За його правління кастильський діалект було визнано офіційною мовою країни. Відтоді всі державні акти й закони замість «варварської» латини мали складатися кастильским діалектом іспанської мови. Заохочував написання ним літературних творів. Ініціював написання історії Іспанії й енциклопедії.
У 1256–1265 роках за його наказом упорядковано збірку законів Сім Партид — визначну пам'ятку права середньовічної Іспанії. Замість безлічі місцевих законів, заснованих на звичаях, проведено уніфікацію законодавства в традиціях римського права, в якому були урізані права міст і знаті.
Проблема спадковості
У 1275 році помер старший син короля, інфант Фердинанд. Згідно з новим кодексом спадкоємцем престолу повинен був стати старший онук Альфонсо, в той час як за старовинними кастильским звичаям їм повинен був стати другий син короля — Санчо. Поступившись вимогам грандів, король визнав спадкоємцем Санчо, але з цим не погодилася Бланка, удова Фердинанда. Вона звернулася за допомогою до свого брата Філіпа III, короля Франції, і той спрямував до Кастилії військо, яке кілька років плюндрувало прикордонні з Наваррою області Кастилії.
Альфонсо X довелося піти на поступки і виділити онукові окреме королівство Хаєн, що знаходилося в васальному підпорядкуванні Кастилії. Втім проти подібного розділу виступив інфант Санчо. Він посварився з батьком, і 1281 року між ними почалася відкрита війна. Більшість знаті встало на бік інфанта. Кортеси, які зібралися 1282 року в Вальядоліді, оголосили Альфонсо X позбавленим влади і передали трон Санчо.
У відповідь король прокляв сина, позбавив його права спадкування і звернувся за допомогою до маврів, які почали спустошувати Кастилію нарівні з французами. У розпал цієї війни король у 1282 році перебирається до Севільї (єдине місто, що зберегло йому вірність), де захворів і помер 1284 року. Своїм заповітом він ще більше заплутав ситуацію. Спадкоємцем трону Кастилії він оголосив другого онука, Фердинанда, а молодшим синам дав окремі королівства — Севілью, Бадахос і Мурсію.
Творчість
Вважається автором «Гімнів», що уславлюють дива Діви Марії. Цей літературний твір створено на галісійському діалекті португальської мови.