Estudià lleis i filosofia i lletres a Granada, i amplià estudis a la Sorbona (1905-07). Col·laborà amb Giner de los Ríos i dirigí (1910) la secció de lexicografia del Centro de Estudios Históricos. Fou catedràtic d’història de la llengua espanyola de la Universitat de Madrid (1915-39). En temps de la segona República fou ambaixador a Berlín. El 1939 s’exilià; fou catedràtic a Princeton.
Tractà especialment de la convivència dels diversos pobles de la “constel·lació hispànica”. Entre les seves nombroses publicacions (a part les col·laboracions a la Revista de Filología Española, de la qual fou cofundador) es destaquen Fueros leoneses de Zamora, Salamanca, Ledesma y Alba de Tormes (1916), El pensamiento de Cervantes (1925), La realidad histórica de España (1935-62), que primerament aparegué amb el nom España en su historia: cristianos, moros y judíos (1948), a la qual Sánchez Albornoz impugnà la metodologia i els resultats científics, Hacia Cervantes (1957), Origen, ser y existir de los españoles (1959) i De la edad conflictiva (1961). Fou membre corresponent de l’Acadèmia de Bones Lletres de Barcelona.