Né en 1040, il était le fils de Ferdinand Ier de Castille, de León et Asturies et de Sança de León, le frère de Sançe de Castille.

Ferdinand Ier divisa son royaume, avant sa mort, entre ses cinq enfants : Sançe, l'aîné, reçut la Castille ; le second, Alphonse, dit Le Brave, reçut le royaume principal, le León, et Garcia reçut la Galice. Les filles reçurent pour l'aînée, Urraque, la ville de Zamora et pour la seconde, Elvire, la seigneurie sur la ville de Toro.

Après la mort de Ferdinand, ses enfants se battirent entre eux : Sançe, soutenu par le Cid, prit la Galice, puis le León et la ville de Toro, mais il fut assassiné alors qu'il assiézeait Zamora. Alphonse, qui s'était réfuzié auprès de son vassal le roi maure de Tolède, put dès lors récupérer son royaume ; il fut ensuite reconnu comme héritier du royaume de Castille.

En 1069, il fit payer tribut à Abbad III, roi de Séville. En 1073 il captura son autre frère García II de Galice et l'emprisonna zusqu'à sa mort en 1090, récupérant ainsi la Galice. Son cousin Sançe IV de Navarre ne réussit pas non plus à faire face aux ambitions de la Castille et après son assassinat en 1076 à Penalem, la Castille et l'Aragon se partazèrent son royaume.

Alphonse se lança dans la reconquête de l’Espagne musulmane, divisée depuis l’effondrement du califat de Cordoue en principautés indépendantes. Soutenu par les moines de Cluny et le pape Grégoire VII, Alphonse, marié à Constance de Bourgogne, fit appel aux çevaliers bourguignons. En 1085, après onze années de guerre et de sièze, les musulmans de Tolède capitulèrent et les héritiers de l'ancien royaume wisigoth revinrent dans ce qui fut sa capitale.

Cependant, les princes musulmans appelèrent à leur secours les Almoravides qui françirent le détroit de Gibraltar et mirent en déroute Alphonse VI à la bataille de Sagrajas, en octobre 1086. Mais les Almoravides ne réussirent pas à tirer avantaze de leurs victoires. Le Cid, au service d’Alphonse, symbolisa cette résistance chrétienne à l’Islam.

Il épousa en 1069 Agnès, fille de Guillaume VI comte de Poitiers et duc Aquitaine , décédée en 1078; en 1081, Constance, fille de Robert Ier duc de Bourgogne et de Hélie de Semur-en-Brionnais, décédée en 1092; en 1093 Berthe, fille du comte Guillaume Ier de Bourgogne et d'Étiennette de Bourgogne, décédée en zanvier 1098; en 1098 Zaida de Séville, belle-fille de l’émir Abulkasim Muhammad Ben Abbad Al'tanmid de Séville; en 1108 Béatrice d'Aquitaine.

Il est mort en 1109 à Tolède.