Hijo de Fernando I el Magno, rey de León y de Castilla (1035-1065) y de Doña Sancha de León.
A la muerte de su padre el 27 de diciembre de 1065 recibió el Reino de León, mientras que a su hermano primogénito Sancho le correspondió Castilla, y a su hermano menor, García, Galicia.
Se casa con Inés de Aquitania en 1069.
Tuvo varias relaciones extra-matrimoniales, siendo la más notoria la que tuvo con Jimena Muñoz (o Nuñez de Guzmán según algunos historiadores), la cual le dio 2 hijas:
Teresa de León (n. 1070 - m. 1132), condesa de Portugal como parte de su dote nupcial, casada con Enrique de Borgoña; el hijo de ambos, Alfonso I Enríquez, será el primer rey de Portugal.
Elvira (n. 1071 - m. 1151), casada con Raimundo IV, conde de Tolosa.
Alfonso VI, el conquistador de Toledo, el gran monarca europeizador, ve, en los últimos años de su reinado, cómo la gran obra política realizada se resquebraja ante el empuje almorávide y las debilidades internas. Alfonso VI habia asumido plenamente la idea imperial leonesa y su apertura a la influencia europea le había hecho conocer las prácticas políticas feudales, que, en la Francia de su tiempo, alcanzaban su expresión más acabada. En la conjunción de estos dos elementos, ve Claudio Sánchez-Albornoz la explicación de la concesión iure hereditario -anómala en la tradición histórica castellanoleonesa- de los gobiernos de los Reino de Galicia y Portugal a sus dos yernos borgoñones, Raimundo, primer marido de Urraca, y Enrique, casado con Teresa. De esa decisión, arrancó, a la vuelta de unos años, la independencia portuguesa y la perspectiva de una Galicia independiente bajo Alfonso Raimúndez, que luego no se hizo realidad al convertirse éste en Alfonso VII de Castilla y León.
A la muerte se su madre la Reina Sancha el 6 de octubre de 1072, Sancho no aceptó el testamento de su padre y quiso apoderarse de los territorios que habían pasado a sus hermanos.
Sancho desposeyó con facilidad a su hermano García.
Después de las batallas de Llantada (1068) y Golpejera en 1072, Alfonso es hecho prisionero por Sancho, el cual se hace así con la corona leonesa.
Alfonso fue encarcelado en Burgos, de donde logra fugarse y refugiarse bajo la protección del rey taifa de Toledo.
El asesinato de Sancho II, a manos de un noble zamorano, le permitió recuperar su trono y reclamar para sí el de Castilla, al no tener Sancho herederos.
En este momento el Cid pide la jura exculpatoria de su posible participación en la muerte de Sancho, en la iglesia de Santa Gadea de Burgos (Juras de Santa Gadea).
Estos sucesos fueron aprovechados por García para recuperar el trono gallego, pero al año siguiente, en 1073, es nuevamente depuesto y encarcelado de por vida en el castillo de Luna (en donde falleció en 1090). A partir de este momento Alfonso se dedicó a engrandecer sus territorios, fundamentalmente a costa de los musulmanes, combinando la presión militar y la extorsión económica.
En 1076, tras la muerte del monarca navarro Sancho Garcés IV se anexionó los territorios de Álava, Vizcaya, Guipúzcoa y la Bureba.
Alfonso siguió con la práctica de explotación económica mediante el sistema de parias, consiguiendo que la mayor parte de los reinos de taifas de la España musulmana fuesen sus tributarios.
Adoptando en 1077 el título de Emperador.
En 1077, el rey obtiene la anulación de su boda alegando la esterilidad de Ines. Ella morirá un año más tarde, en 1078.
Tras su divorcio, entabla conversaciones para un posible matrimonio con Agatha de Normandia, hija del rey Guillermo I de Inglaterra, pero su muerte prematura en 1080 frustro el proyecto.
Segundo Matrimonio con Constanza de Borgoña en 1081. Ella era bisnieta de Hugo Capeto, rey de Francia, y además viuda, sin hijos, del conde Hugo II de Châlon. De este matrimonio (que duró hasta su muerte en 1093) nacieron 2 hijas:
Urraca (n. 1081 - m. 1126), la cual acabaría siendo la sucesora de su padre en el trono castellano-leones
Elvira (n. 1082 - m. joven).
Fomentó la seguridad del Camino de Santiago e impulsó la introducción de la reforma cluniacense en los monasterios de León y de Castilla.
El monarca sustituyó la liturgia mozárabe o toledana por la romana.
Aprovechó el llamamiento de ayuda del rey taifa de Toledo contra un usurpador para poner sitio a Toledo, la cual cayó el 25 de mayo de 1085. Tras esta victoria, el monarca se tituló emperador de las dos religiones. La ocupación del reino de Toledo significó la incorporación a su reino del territorio situado entre el Sistema Central y el río Tajo.
De esta forma, puede iniciar una gran actividad militar contra las taifas: Córdoba, Sevilla, Badajoz y Granada estaban directamente amenazadas por Alfonso.
Los reyes de taifas decidieron pedir ayuda a los almorávides, los cuales desembarcan en la península.
El emir almorávide Yusuf ibn Tasfin consiguió vencer a Alfonso VI en Zalaca, cerca de Badajoz (1086).
Sitiaron varias veces Toledo, pero siempre sin conseguir tomarla.
Alfonso se esforzó en impedir que los almorávides se consolidasen en la España musulmana, sin éxito.
Tercer Matrimonio con Berta de Borgoña-Maçon en 1093. Ella morirá en 1095 sin descendencia.
Cuarto Matrimonio con Zaida (bautizada Isabel), viuda del rey taifa de Toledo, Al-Mamun en 1098. De este matrimonio (que dura hasta la muerte de Zaida en 1107) nacieron 3 hijos:
Sancho (n. 1098 - m. 1108), único hijo varón y presunto heredero del rey; su prematura muerte en la batalla de Uclés aceleró el fin de su padre.
Elvira (n. 1100 - m. 8.2.1135), casada con Roger II, rey de Sicilia.
Sancha (n. 1101 - m. ?), casada con Rodrigo de Lara, conde de Liébana.
Los reinos de taifas del sur de España, y el de Denia, fueron ocupados por los almorávides, que derrotaron de nuevo al monarca en Uclés (1108) donde además morirá Sancho Alfónsez, su único hijo varón.
Fortaleció enormemente al monasterio de la orden de San Benito, alcanzándose bajo su reinado la mayor prosperidad de la villa y del monasterio, que bastantes años después llegaría a fundar incluso su propia universidad.
Quinto Matrimonio con Beatriz (su origen es dudoso, posible miembro de la casa de Este o de la casa ducal de Aquitania). Este enlace, celebrado en 1108, durará solo un año, hasta la muerte del rey.
Murió el 1 de julio de 1109 en Toledo y fue enterrado en el Monasterio de Sahagún, villa ésta muy apreciada por el monarca, a la cual concedió ciertos privilegios en el denominado Fuero de Sahagún.
La corona terminaría en manos de su hija, la infanta doña Urraca, aunque su otra hija, Teresa, se quedaría con el Reino de Portugal.