Él se hizo llamar (1109–1114): «Rey y Emperador de Castilla, Toledo, Aragón, Pamplona, Sobrarbe y Ribagorza». Emperador, amparado en la teoría política que concede el imperio al que domina tres o más reinos. Hijo de Sancho Ramírez (rey de Aragón y de Pamplona entre 1063 y 1094) y de Felicia de Roucy. También hermanastro de Pedro I.

Los ecos de sus victorias traspasaron fronteras; en la Crónica de San Juan de la Peña, del siglo XIV, podemos leer: «clamabanlo don Alfonso batallador porque en Espayna non ovo tan buen caballero que veynte nueve batallas venció». Reinando su padre, participó en la toma de Huesca (batalla de Alcoraz, 1096) y en la expedición de ayuda al Cid en tierras valencianas contra los almorávides.

Sus primeros años los pasó en el monasterio de Siresa, (Valle de Hecho, Huesca, zona de habla aragonesa incluso en nuestros días: fabla chesa o cheso), formándose en «letras» y arte militar (su ayo era Lope Garcés «Peregrino», que obtuvo posteriormente del rey la tenencia de Pedrola como recompensa por los servicios prestados).

Siendo infante, Alonso Sánchez (como consta en diferentes documentos) se formó en las tareas de gobierno como señor de Biel, Luna, Ardenes y Bailo. Alfonso no estaba destinado a ser rey, ya que era hijo de un segundo matrimonio de su padre el rey Sancho Ramírez, pero una serie de hechos hicieron que murieran, primero su padre en 1094 y luego en 1104, Pedro I, el hijo que aquel tuvo con su primera mujer, Isabel de Urgel. A su vez Pedro I se había quedado sin herederos, pues había perdido a sus dos hijos: Isabel (1103) y Pedro (1104, casado con María Rodríguez, hija del Cid).

Conquistó Zaragoza en 1118 y la convirtió en capital de su reino. Más tarde recuperó Calatayud, Tudela y Tarazona, entre otras ciudades. En 1120 derrotó en la batalla de Cutanda al ejército musulmán que trataba de reconquistar Zaragoza. Legó sus reinos a las órdenes del Temple y del Santo Sepulcro.

Por lo tanto, Alfonso llegó al trono soltero y mayor de 30 años, sucediendo a su hermanastro Pedro I (rey de Aragón y de Pamplona, 1094-1104). Durante el reinado de Pedro I destacó como militar, valiente y buen estratega, dirigiendo bien el ejército y yendo al frente.

En los 30 años que duró su reinado duplicó los límites del Reino de Aragón.

Alfonso se casó con Urraca de Castilla en el otoño de 1109, única hija y heredera de Alfonso VI, que había quedado viuda de Raimundo de Borgoña. El matrimonio había sido proyectado por Alfonso VI, que no pudo asistir a la boda, ya que murió el 29 de junio de 1109 en Toledo. El objetivo del enlace era aunar las fuerzas de los dos reinos para contener el avance de los almorávides. Los esponsales tuvieron lugar cerca de Burgos, en el castillo de Muñó. Urraca tenía un hijo de su anterior matrimonio: Alfonso Raimúndez, el futuro Alfonso VII de Castilla.

En las capitulaciones matrimoniales de Alfonso VI de Castilla estaba pactado que Alfonso I actuaría como rey de Castilla (Urraca se opuso en favor de su hijo) y que, en caso de tener un hijo, éste heredaría los reinos de sus padres; saliendo mal parado Alfonso Raimúndez, cosa que no contentaba ni al arzobispo de Compostela ni a varios poderosos gallegos que dieron lugar a revueltas tendentes al independentismo.

El fuerte carácter de Alfonso I, su falta de mano izquierda en la política y el choque con el carácter de su mujer (Alfonso I le llegó a pegar y encerrar en "las mazmorras" de la fortaleza de Castellar. Urraca llegó a decir que le pegó con manos y pies) llevaron al fracaso del matrimonio.

Como era habitual en aquellos años, los altos clérigos opuestos al matrimonio de Alfonso I y Urraca de Castilla presionaron al Papa. Éste se reunió con ellos en León en octubre de 1112, en la que dictaminó que no estaban permitidos los matrimonios consanguíneos, y ellos eran ambos biznietos de Sancho III, "el Mayor", de Navarra.

Como los dos eran primos segundos, el papa Pascual II anuló el matrimonio y los excomulgó, aunque ellos siguieron juntos hasta 1114, año en el que debido al fracaso en la unificación de los reinos, Alfonso, que era profundamente religioso repudió a Urraca . No obstante, siguió utilizando el título de rey de Castilla.

Alfonso I vivió en una constante Cruzada, no en vano se le atribuye la frase: "Un verdadero soldado debe vivir con hombres y no con mujeres".