Alfonso Cuarón Orozco nasceu em 28 de novembro na Cidade do México, México.Desde tenra idade, ele ansiava por ser um diretor de cinema ou um astronauta.No entanto, ele não queria entrar no exército, então decidiu dirigir.Ele não recebeu sua primeira câmera até o seu décimo segundo aniversário, e logo começou a filmar tudo o que viu, mostrando depois para todos.Na adolescência, os filmes eram seu hobby.Às vezes dizia para a mãe que iria à casa de um amigo, quando na verdade ia ao cinema.Sua ambição era conhecer todos os teatros da cidade.Perto de sua casa havia dois estúdios, Studios Churubusco e Studios 212.Depois de terminar a escola, Cuarón decidiu estudar cinema imediatamente.Ele tentou estudar em C.C.C.(Centro de Capacitación Cinematográfica), mas não foi aceito porque naquela época não aceitavam alunos com menos de vinte e quatro anos.Sua mãe não apoiava essa ideia de cinema, então ele estudava filosofia de manhã e à tarde ia para o C.DENTRO.E.C.(Centro Universitario de Estudios Cinematográficos).Durante esse tempo conheceu muitas pessoas que mais tarde se tornariam seus colaboradores e amigos.Um deles foi Luís Estrada.Cuaron também se tornou um bom amigo de Carlos Marcovich e Emmanuel Lubezki.Luis Estrada dirigiu um curta chamado "Vengance is Mine", no qual Alfonso e Emmanuel colaboraram.O filme era em inglês, fato que incomodou muitos professores do C.DENTRO.E.C.como Marcela Fernandez Rape.O desentendimento gerou tais discussões que, em 1985, Alfonso foi expulso da universidade.
Durante seu tempo estudando no C.U.E.C. conheceu Mariana Elizondo e com ela teve seu primeiro filho, Jonás Cuarón. Após a expulsão de Alfonso, ele pensou que nunca poderia ser diretor e foi trabalhar em um museu para sustentar a família. Um dia, José Luis García Agraz e Fernando CáMara foram ao museu e fizeram uma oferta a Cuarón. Pediram-lhe para trabalhar como telegrafista em "La víspera (1982)", um trabalho que viria a ser sua salvação. Depois disso foi assistente de direção em "Nocaut (1984)" de Garcia Agraz, além de vários outros filmes.
Ele também foi diretor de segunda unidade em "Gaby: A True Story (1987)", e co-escreveu e dirigiu alguns episódios da série "A Hora Marcada (1967)".Em uma véspera de Ano Novo, decidiu que não continuaria como assistente de direção e, com seu irmão Carlos, começou a escrever o que seria seu primeiro longa-metragem: "Sólo con tu pareja (1991)" (O amor nos tempos da histeria).Depois que o roteiro foi escrito, o problema passou a ser como obter apoio financeiro para o filme.EU.M.C.EU.N.E.(Instituto Mexicano de Cinematografia), que apoia financeiramente filmes, já havia decidido quais projetos apoiaria naquele ano, para grande desgosto inicial de Alfonso.No entanto, o diretor de um desses projetos já escolhidos não conseguiu dirigi-lo, então seu projeto foi cancelado, e "Sólo con tu pareja" o substituiu.Apesar desta ter sido escolhida, havia muita tensão entre Alfonso e o I.M.C.EU.N.E.executivos.No entanto, depois que o filme foi concluído, foi um enorme sucesso.No festival de Toronto os filmes ganharam muitos prêmios, e Alfonso começou a ser notado pelos produtores de Hollywood.Sydney Pollack foi o primeiro a convidá-lo para filmar em Hollywood.Ele propôs um longa-metragem dirigido por Alfonso, mas o projeto não deu certo e foi cancelado.Alfonso mudou-se para Los Angeles sem nada de concreto, e ficou com alguns amigos, pois não tinha dinheiro.Logo depois, Pollack o chamou novamente para dirigir um episódio chamado "Murder, Obliquely (1993)" da série "Fallen Angels (1993)", que foi o primeiro trabalho que teve na U.S., e também a primeira vez que trabalhou com Alan Rickman.
Depois de um tempo, e sem nenhum trabalho real de direção, Alfonso queria dirigir algo porque precisava de dinheiro.Ele finalmente assinou um contrato com a Warner Brothers para dirigir o filme Addicted to Love (1995).No entanto, uma noite, ele leu o roteiro de outro filme, A Little Princess (1995) e se apaixonou por ele.Ele conversou com a Warner Brothers e depois de algumas reuniões desistiu de dirigir "Addicted to Love" para fazer "A Little Princess".Apesar de não ter sido um grande sucesso de bilheteria, o filme recebeu duas indicações ao Oscar e ganhou muitos outros prêmios.Depois de "A Little Princess" Alfonso desenvolveu um projeto com Richard Gere estrelando.O projeto foi cancelado, mas Cuarón recebeu uma oferta da Twentieth Century Fox para dirigir a adaptação moderna do clássico Great Expectations (1998), de Charles Dickens.Ele inicialmente não queria dirigi-lo, mas o estúdio insistiu e, no final, ele aceitou.A experiência foi muito dolorosa e difícil para ele principalmente porque nunca houve um roteiro definitivo.
Ele então se reuniu com o produtor Jorge Vergara e fundou a Anhelo Productions e a Moonson Productions. O primeiro filme de Anhelo foi também o próximo filme de Alfonso, o road movie erótico "Y tu mamá también (2001)", que foi um grande sucesso. Durante a promoção do filme em Veneza, Alfonso conheceu a crítica de cinema Annalisa Bugliani. Eles começaram a namorar e se casaram no mesmo ano. "Children of Men (2006)" seria o próximo filme de Alfonso, uma história futurista e distópica. Durante a pré-produção do filme, a Warner Brothers convidou Alfonso para dirigir o terceiro filme de Harry Potter, "Harry Potter e o Prisioneiro de Azkaban (2004)", uma oferta que ele aceitou após alguma consideração. O filme viria a ser o maior sucesso de bilheteria de sua carreira.
Em 2003, ele teve uma filha chamada Tess Bu Cuarón, e em fevereiro de 2005 outro filho, chamado Olmo Teodoro Cuarón. Alfonso Cuarón assinou um contrato de três anos com a Warner Brothers, o que permitiu que seus filmes fossem distribuídos em todo o mundo. Dirigiu um segmento de cinco minutos do filme antológico Paris, je t'aime (2006) com Nick Nolte e Ludivine Sagnier. Seu próximo projeto, o filme futurista Children of Men (2006) com Clive Owen, Julianne Moore e Michael Caine estreou no Festival de Cinema de Veneza em 2006 tendo sido indicado a três Oscars. Depois que seu filho mais novo foi diagnosticado com autismo e o divórcio de Annalisa Bugliani, ele deu um tempo na direção e se estabeleceu em Londres, onde planeja trabalhar em seus próximos projetos.
Em 2013, Alfonso dirigiu o thriller espacial Gravidade (2013), que ganharia 7 prêmios da Academia.