Fill d’Alfons X i de Violant d’Aragó, es casà (1282) amb Maria Alfonso de Meneses, la futura Maria de Molina, en contra de la voluntat paterna i sense la necessària dispensa pontifícia. En morir el seu germà gran, l’infant Ferran de La Cerda (1275), es proclamà hereu, amb l’ajuda d’un sector de la noblesa capitanejada pels Haro, senyors de Biscaia, en detriment dels fills de Ferran, els infants de La Cerda, sostinguts pel clan Lara. Per aquest motiu s’enfrontà amb el seu pare, Alfons X, rebé l’ajut de les Hermandades castellanes, dels ordes militars i de nobles i prelats, sobretot de la zona lleonesa.
Mort Alfons X, es proclamà rei a Toledo. El 1285 féu cara a la invasió dels benimerins, que, dirigits per Abū Yusūf Ya'qūb, desembarcaren a Tarifa (1285) i arribaren fins a Sevilla, on signà un tractat amb el capitost benimerí pel qual es comprometé a no atacar els musulmans i a acceptar el lliure comerç entre cristians i musulmans, en canvi d’una crescuda indemnització. Desautoritzà la política filofrancesa del seu privat García Gómez i encomanà els afers d’estat a Llop IV, senyor de Biscaia, de tendències proaragoneses. Indisposat per aquest motiu amb una facció de la noblesa dirigida per Álvar Núñez de Lara i contra la mateixa Maria de Molina, féu assassinar Llop IV (1288) i, per l’acord de Lió (1288), es comprometé a ajudar Felip IV de França contra Aragó, en canvi de la renúncia francesa a intervenir en els afers successoris de Castella. Aquest tractat ocasionà la ruptura de relacions amb Alfons II de Catalunya-Aragó, la proclamació com a rei de Castella d’Alfons de La Cerda, a Jaca (1288), i l’inici de la guerra entre Castella i Catalunya-Aragó.
Mort Alfons II, signà amb Jaume II la concòrdia de Monteagudo (1291), per la qual es comprometé a ajudar-lo contra un possible atac de la coalició francoangevina, en canvi de la col·laboració catalanoaragonesa en la reconquesta castellana. Al final del seu regnat, recuperà la plaça de Tarifa (1292) i morí quan projectava la conquesta d’Algesires.