Fill de José Luis Alonso i Ana Díaz. Fins a l'any 2000, estudià a l'Instituto Leopoldo Alas Clarín de San Lázaro, moment en què abandonà els estudis a causa dels seus compromisos esportius. Alonso és sens dubte el pilot espanyol de F1 amb més èxit i renom internacional. És l'únic que ha aconseguit guanyar curses i campionats internacionals. Va debutar en 2001 amb Minardi i amb Renault va aconseguir la seva primera victòria (Hongria 2003) i va guanyar dos mundials en 2005 i 2006. Ha estat pilot de Ferrari i amb ells ha estat tres vegades subcampió (en 2010, 2012 i 2013). A partir de 2015 Alonso torna a McLaren després de la seva etapa en 2007. En 2017 va participar en les 500 Milles d'Indianapolis i als anys 2018 i 2019 va guanyar les 24 Hores de Le Mans (competint tota la temporada 2018-19 del WEC). El 14 d'agost de 2018 va anunciar la seva retirada de la Fórmula 1. Però torna amb Alpine F1 Team per l'any 2021.