古くは「ウフアガリの島」と呼ばれ、はるか東にある無人島として古くから知られていた。「ウフアガリ」とは琉球語で「東の涯て」を意味し、「大東」の漢字表記は「ウフアガリ」に該当する意味の漢字を当てたものである（これを音読みにして「だいとう」）。ニューギニア近海にあった島が徐々に移動し、現在の位置まで移動してきたと考えられている。2013年10月現在でも年間に約7cm北東に移動していることが確認されている。緯度・経度が計測されて国際的な海図に掲載されるのは、1820年にロシアの帆船「ボロジノ」が付近を通過して、諸島を「ボロジノ諸島」と名付けたことがきっかけとなった。これにちなんで、島内には「ボロジノ」の名を冠した事物が存在する（ボロジノ娘など）。1885年には北大東島と南大東島、1900年には沖大東島につき、それぞれ日本が領有を諸外国に宣言し沖縄県に編入される。1900年代以降には、玉置半右衛門を中心とする開拓団による入植が始まり、北大東島と南大東島は玉置商会（後に事業が売却され、最終的には大日本製糖）が、沖大東島はラサ工業が島全体を支配し、行政機能すらもこれらの私企業によって行われていた。戦後になって沖縄県全体にアメリカ軍政が敷かれると、初めて大東諸島にも村制が施行され、北大東村と南大東村が誕生した。
沖縄本島の東、約340kmの太平洋上に存在する。およそ100万年前から20万年前、珊瑚礁の数回にわたる隆起によって形成された海洋島である。島を形成する珊瑚礁の厚みは数百mから数千mに達する。島の面積は南大東島が約30.6km²、北大東島が約12.71km²、沖大東島が1.147km²。人口は南大東島が約1,400人、北大東島が約700人、沖大東島は2013年10月現在、無人である。各々の島には洞窟（鍾乳洞）が多く、地質学的に大陸や日本列島と一度も繋がったことがない。2007年、「大東隆起環礁」が日本の地質百選に選定された。
1960年代中盤から1970年代中盤までは実写のアクション番組や特撮物の脚本家として、1970年代から1980年代はTVアニメーションの脚本家として活躍した。1980年代中盤以降は、活動の中心を小説の執筆に当てている。代表作に、TVアニメーション『マジンガーZ』、『六神合体ゴッドマーズ』、『宇宙戦艦ヤマト』、小説『宇宙皇子』シリーズなど。漫画原作に『さすらいの太陽』など。特撮番組に『ウルトラマン』、『ウルトラセブン』、『突撃! ヒューマン!!』、『サンダーマスク』などがある。脚本家の武上純希は、弟子筋にあたる（ただし、武上はそれを否定している）。その他、寺田憲史や、田村丸といった脚本家を育成してきた。学生時代に脚本家の水木洋子に出したファンレターへの返事をもらえた感激が忘れられず、ファンレターには返事を出すように心がけているという。
フランス系の指揮者として当然のことながらフランスの作曲家の作品に熟練し、ラヴェルの管弦楽曲集、ビゼーの「アルルの女」組曲、ベルリオーズの『幻想交響曲』や序曲「ローマの謝肉祭」、フォーレのレクイエムなどは現在でも不朽の名盤として語り継がれている。また、教育環境もあって、バイロイト音楽祭へ出演したことからも分かるように、ドイツ音楽にも巧みであった。とりわけベートーヴェンの演奏が知られており、ベルリン・フィルハーモニー管弦楽団の初めてのベートーヴェン交響曲全集の録音は、当時の常任指揮者であったカラヤンではなく、クリュイタンスが行っている。
1991年から1994年の間に、アメナーバルは『La Cabeza』、『Himenóptero』、『Luna』という3本の短編映画を監督した。ホセ・ルイス・クエルダが『Himenóptero』の脚本を担当し、若いアメナーバルに助言を与えた。23歳だった1996年には初長編作品『テシス 次に私が殺される』を監督。この作品はゴヤ賞で新人監督賞と脚本賞を受賞し、ベルリン国際映画祭でも審査員の注目を集めた。1997年のSFアクション映画『オープン・ユア・アイズ』は、ベルリン国際映画祭や東京国際映画祭で高評価を得た。この作品はアルフレッド・ヒッチコック監督の1958年作『めまい』をアメナーバルなりにアレンジしたものであると語っている。トム・クルーズがハリウッドリメイク権を購入、クルーズ自身が主役を演じて『バニラ・スカイ』としてリメイクされた。2001年の3作目『アザーズ』ではハリウッドに進出。ニコール・キッドマンが主演するスリラー映画である。スペインでは同年の最多観客数を記録し、アメリカ合衆国では数週間にわたって興行成績第1位となった。この作品はヴェネツィア国際映画祭でプレミア上映され、ゴヤ賞では作品賞・監督賞を含む8部門で受賞し、ヨーロッパ映画賞では作品賞にノミネートされた。 2004年には尊厳死活動家のラモン・サンペドロの手記『地獄からの手紙』を元に、ハビエル・バルデムをサンペドロ役に据えた『海を飛ぶ夢』を製作。この作品はアカデミー外国語映画賞を受賞し、ヴェネツィア国際映画祭では審査員特別賞を受賞した。ゴヤ賞では14部門で受賞した。この作品の発表後には尊敬するスティーブン・スピルバーグから賛辞の手紙を受けとったという。2005年には映画芸術科学アカデミーのメンバーとなった。2008年にはレイチェル・ワイズやマックス・ミンゲラを主演に据えて『アレクサンドリア』を監督。当初は『Mists of Time』という題名の予定だったが、結局は『Agora』と改題されている。2009年5月17日のカンヌ国際映画祭でプレミア上映され、10月9日にスペインで一般劇場公開された。2011年にはマドリード・ウォーク・オブ・フェイムに選ばれた。2015年には約7年ぶりの長編映画として、エマ・ワトソンとイーサン・ホークを主演に据えて『リグレッション』を監督した。この作品は2015年9月のサン・セバスティアン国際映画祭でプレミア上映された。アメナーバルは自作の音楽のほかに、ホセ・ルイス・クエルダ監督の『蝶の舌』や、マテオ・ヒル監督の『パズル』のサウンドトラックも手掛けている。熱心なサウンドトラックの収集家である。スティーブン・スピルバーグ、ジェームズ・キャメロン、スタンリー・キューブリックなどを好きな監督に挙げている。