Figlio postumo di Alfonso XII re di Spagna e della regina Maria Cristina, nacque a Madrid il 17 maggio 1886. Fu proclamato re alla nascita e la madre Maria Cristina ebbe la reggenza fino al suo sedicesimo compleanno.
In quegli anni la Spagna perse il dominio su Cuba, Portorico e Filippine a causa della guerra ispano-americana. Emancipato nel 1902, Alfonso XIII prestò giuramento alla costituzione il 17 maggio.
Il 31 maggio 1906 sposò Vittora Eugenia di Battenbergm nipote di Edoardo VII del Regno Unito al termine della cerimonia nuziale l'anarchico Mateu Morral lanciò una bomba uccidendo molte persone nel corteo.
I primi annai del XX secolo videro in Spagna il consolidamente del regime liberale con le riforme elettorali, politiche e finanziarie varate dal Partito Liberale.
Durante la prima guerra mondiale la Spagna si mantenne neutrale e la diplomazia spagnola svolse attività umanitarie in favore dei prigionieri di guerra.
Furono numerose le rivolte sociali nelle città spagnole per vari motivi tra cui il malcontento per la guerra in Marocco e le pessime condizioni di vita delle classi popolari e in particolare dei contadini.
Nel settembre 1923 si verificò il colpo di stato del generale Miguel Primo de Rivera che fu nominato primo ministro da Alfonso XIII ma che fu costretto a ritirarsi nel 1930 per aver perduto l'appoggio del re e dei militari. Il nuovo primo ministro, Dámaso Berenguer, non riuscì a migliorare la situazione economica e sociale e si dimise a sua volta nel 1931 mentre cresceva il malcontento verso la monarchia.
Il 14 aprile 1931 Alfonso XIII lasciò la Spagna senza abdicare e si stabilì a Roma. Nel luglio 1936 scoppiò la Guera Civile Spagnala e il generale Francisco Franco dichiarò che il suo partito non avrebbe ammesso il ritorno sul trono di Alfonso XIII.
Il 15 gennaio 1941 Alfonso XIII abdicò in favore del figlio Giovanni di Borbone e morì a Roma per angina pectoris il 28 febbraio 1941. Fu sepolto nella chiesa romana di Santa Maria di Monserrato degli Spagnoli. Le sue spoglie furono trasferite all'Escorial in Spagna nel 1980.
Dalla moglie Vittoria Eugenia di Battenberg aveva avuto sette figli: Alfonso di Borbone-Spagna, Giacomo Enrico di Borbone-Spagna, Beatrice di Borbone-Spagna, Ferdinando (nato morto nel 1910), Maria Cristina di Borbone-Spagna, Giovanni di Borbone-Spagna, Gonzalo di Borbone-Spagna.