También llamado «el Sabio», fue rey de Castilla entre 1252 y 1284. A la muerte de su padre, Fernando III «el Santo», reanudó la ofensiva contra los musulmanes, y ocupó Jerez (1253), arrasó el puerto de Rabat, Salé (1260) y conquistó Cádiz (c. 1262). En 1264, tuvo que hacer frente a una importante revuelta de los mudéjares de Murcia y el valle del Guadalquivir. Como hijo de Beatriz de Suabia, aspiró al trono del Sacro Imperio Romano Germánico, proyecto al que dedicó más de la mitad de su reinado sin obtener éxito alguno. Los últimos años de su reinado fueron especialmente sombríos, debido al conflicto sucesorio provocado por la muerte prematura de su primogénito, Fernando de la Cerda, y la minoridad de sus hijos, lo que desembocó en la rebelión abierta del infante Sancho y gran parte de la nobleza y las ciudades del reino. Alfonso murió en Sevilla durante el transcurso de esta revuelta, no sin antes haber desheredado a su hijo Sancho.

Llevó a cabo una activa y beneficiosa política económica, reformando la moneda y la hacienda, concediendo numerosas ferias y reconociendo al Honrado Consejo de la Mesta.

También es reconocido por su obra literaria, científica, histórica y jurídica realizada por su escritorio real. Alfonso X patrocinó, supervisó y, a menudo, participó con su propia escritura y en colaboración con un conjunto de intelectuales latinos, hebreos e islámicos conocido como Escuela de Traductores de Toledo, en la composición de una ingente obra literaria que inicia en buena medida la prosa en castellano. escribió de su puño y letra, las Cantigas de Santa María y otros versos, realizando una gran aportación a la lengua culta del momento en la corte del reino, el galaicoportugués, que por su noble autor nos ha perdurado.

En 1935, se le reconoce como astrónomo nombrando en su honor al cráter lunar «Alphonsus»​