Alfonso Cuarón grandit près de studios de cinéma et filme dès sa jeunesse. Il étudie la philosophie et le cinéma et réalise les courts métrages VENGEANCE IS MINE, CUARTETO PARA EL FIN DEL TIEMPO et WHO'S HE ANYWAY (1983). Il se fait la main comme assistant réalisateur d'Alejandro Pelayo, José Luis Garcia Agraz, Marcos Zurinaga, Luis Mandoki, Arielle Dombasle ou John Duigan (1982-1991). Avec son frère cadet Carlos, il coécrit six épisodes qu'il réalise pour la série télévisée fantastique HORA MERCADA (1989-1990), puis son premier long métrage SÓLO CON TU PAREJA (1991). Une comédie romantique sur fond de sida qui glane l'Oscar mexicain du meilleur sujet original. Sydney Pollack l'invite à réaliser aux Etats-Unis un volet de la collection cathodique à suspense FALLEN ANGELS, MURDER, OBLIQUELY (1993) avec Laura Dern et Diane Lane. La Warner Bros lui propose l'aventure grand public A LITTLE PRINCESS (1995) adaptée de Frances Hodgson Burnett. Filmé des Etats-Unis à l'Inde, le film décroche deux nominations aux Oscars. Et la Fox l'engage pour DE GRANDES ESPÉRANCES (1998) où Ethan Hawke, Gwyneth Paltrow, Anne Bancroft et Robert de Niro redonnent vie aux héros de Charles Dickens. Retour au Mexique pour Y TU MAMÁ TAMBIÉN (2001), chronique contemporaine qui fait le tour du monde et propulse Maribel Verdu, Gael Garcia Bernal et Diego Luna. Nomination avec le frangin Carlos à l'Oscar du scénario original. L'auteur J.K. Rowling souhaite voir Cuaron signer le troisième volet de sa franchise HARRY POTTER ET LE PRISONNIER D'AZKABAN (2004). Budget colossal et triomphe mondial. À Paris, il signe le segment PARC MONCEAU (2006) de PARIS JE T'AIME avec Nick Nolte et Ludivine Sagnier, puis filme en Grande-Bretagne la fable d'anticipation LES FILS DE L'HOMME (2006) avec Clive Owen et Julianne Moore, d'après le roman de P.D. James. Nominations à l'Oscar de l'adaptation et du montage. Il signe des courts métrages engagés sur les mutations et les dérives du monde (THE POSSIBILITY OF HOPE, THE SHOCK DOCTRINE, 2007) et produit Sebastian Cordero (CRONICAS), Niels Mueller (THE ASSASINATION OF RICHARD NIXON), Guillermo del Toro (LE LABYRINTHE DE PAN), Alejandro Gonzalez Iñarritu (BIUTIFUL), et son frère Carlos (RUDO & CURSI) (2004-2010). Outre la série télé BELIEVE dont il signe le pilote (2013), il marque un nouveau coup avec la fable spatiale GRAVITY (2013) qu'il coécrit avec son fils Jonas. Un huis clos captivant qui confronte Sandra Bullock et George Clooney à l'immensité de l'espace.
Durant la première dizaine de septembre 2015 il est Président du jury du 72e Festival de Venise7. Sont jury comporte notamment Diane Kruger, Elizabeth Banks ou encore Emmanuel Carrère.