Llegó a Madrid tan solo dos semanas antes del golpe de estado de Pinochet en su Chile natal. Su familia se asentó en un camping de Paracuellos del Jarama. Luego estudió en los escolapios de Getafe, y finalizó su formación en la Facultad de Ciencias de la Información de la Universidad Complutense. Allí desarrolló sus primeros cortos: "La cabeza", "Himenóptero", "Luna", un prometedor comienzo que llamó la atención de José Luis Cuerda.
Con su apoyó Alejandro Amenábar entró por la puerta grande en el cine de la mano de "Tesis", la película protagonizada por Eduardo Noriega, Ana Torrent, Fele Martínez y Xabier Elorriaga. La cinta alcanzó en 1991 siete premios goya (los mismos que "El perro del hortelano" de Pilar Miró), entre ellos el de mejor película.
Con su segunda película Alejandro Amenábar consiguió vaciar la Gran Vía. "Abre los ojos" contaba con esa escena que ya forma parte de la historia del cine de Madrid y, de paso, le abrió las puertas del cine internacional. Tom Cruise compró los derechos y ofreció su propia versión en "Vanilla Sky". Gracias a ella, Amenábar pudo contar con Nicole Kidman en "Los Otros", su primera cinta rodada en inglés que alcanzó ocho premios Goya.
El siguiente peldañó de su carrera lo conformaría "Mar adentro", un drama rural con la historia del tetrapléjico Ramón Sampedro y su lucha en favor de la eutanasia. Amenábar volvió a barrer en los Goya y se alzó con el Oscar a la mejor película de habla no inglesa.
Su última cinta, "Ágora" es hasta la fecha la película más cara de la historia del cine español: 50 millones de euros para una cinta rodada en Malta que retrata la vida de Hipatia de Alejandria en el siglo IV de nuestra era.
Madrid le reconoce ya como uno de los mejores embajadores de nuestro cine. Hoy ha recibido la Medalla de Oro de la Ciudad.