Hijo de un enólogo, su familia emigra a Extremadura cuando él tenía ochos años. Allí estudió en diferentes escuelas religiosas que le supusieron perder la fe. Por esa época comienza a ir asiduamente al cine en Cáceres.

A los dieciséis años se traslada a Madrid sin familia y sin dinero, pero con el proyecto de estudiar y rodar películas. No pudo matricularse en la Escuela Oficial de Cine porque Franco acababa de cerrarla.

Almodóvar compró su primera cámara Súper8 cuando consiguió su primer empleo estable en la Compañía Telefónica Nacional de España, donde permaneció doce años como auxiliar administrativo.
A finales de los 70 comienza a escribir guiones de cómic y colabora en revistas 'underground' como Star, El Víbora y Vibraciones con relatos y reflexiones sobre la vida.

En 1972 rueda sus primeros cortos en Súper8 y los mueve por Madrid y Barcelona. Estos cortos, sin sonido y doblados por él mismo durante las proyecciones, suponen su escuela como cineasta. Por estas fechas, Almodóvar combinó sus primeras incursiones en el cine con su afición por la literatura. Escribió una novela corta llamada Fuego en las entrañas y una fotonovela pornográfica: Toda tuya. También siguió colaborando en periódicos como El País y Diario 16 y revistas como La Luna. Para esta última crea el personaje de Patty Diphusa.

A comienzos de los 80, Almodóvar forma parte del grupo teatral Los Goliardos, compañía con la que interpreta pequeños papeles. Fue en este mundo donde conoció a su primera musa fílmica: Carmen Maura, protagonista de su primer largometraje comercial: Pepi, Luci, Bom y otras chicas del montón (1980), proyecto que nació originalmente de una fotonovela llamada Erecciones generales, escrita por el propio Almodóvar a raíz de un encargo de la revista El Víbora. Esta película tuvo serias dificultades económicas, fue financiada por amigos de Almodóvar pero dio lugar a una creatividad desconocida hasta ese momento en España.

Su siguiente película fue Laberinto de pasiones (1982), donde representó la Movida Madrileña de finales de los 70 y principios de los 80. El filme, que tuvo una buena acogida entre el público, convirtió a Almodóvar en un referente del cine español. En ella debutó como actor el malagueño Antonio Banderas.

En 1983 rueda Entre tinieblas, largometraje en el que trata por vez primera el tema de la religión. Al año siguiente rodará la película más naturalista y social de su carrera ¿Qué he hecho yo para merecer esto? La difusión internacional de esta comedia negra supuso la apertura del cine de Almodóvar al mercado europeo. El periódico The New York Times calificó el largometraje de obra maestra.

Tras el éxito de esta película, Almodóvar da un giro temático y visual a su carrera cinematográfica. Matador (1985) se convierte en la obra más desmarcada con respecto a sus largometrajes anteriores. El filme se aleja del naturalismo y de la comedia para convertirse en una fábula sobre la muerte, el sexo y la culpa. En España la película crea gran desasosiego y las opiniones acerca de ella se muestran diversas. Sin embargo es muy bien recibida en el extranjero, sobre todo, en Latinoamérica.

En 1986 Almodóvar dirige La ley del deseo. La productora El Deseo, creada en ese año por él y su hermano Agustín Almodóvar, será la que financie esta película y sus siguientes proyectos, además de las obras cinematográficas de otros directores, como es el caso de Acción Mutante (1992), de Álex de la Iglesia, o Mi vida sin mí (2002), de Isabel Coixet.

En 1987, rueda Mujeres al borde de un ataque de nervios, película quese convierte en el punto de inflexión de la cinematografía del Almodóvar. Esta comedia blanca, que tendrá una difusión internacional, fue nominada al Oscar de la Academia de Cine de Hollywood. También consiguió el beneplácito del público al romper varios récords de taquillas españolas e internacionales.

En 1989 comienza una nueva película: ¡Átame!, obra que marca la ruptura con su actriz de referencia, Carmen Maura, para dar comienzo a la colaboración con otra diva del panorama español y europeo: Victoria Abril. La película, que arrasó en las taquillas españolas, fue un escándalo en Estados Unidos. La MPAA (Motion Pictures Association of America), organismo encargado de la calificación de las películas, marginó su distribución con el estigma de una X. La distribuidora americana de ¡Átame!, Miramax, se embarcó en una batalla legal con la que consiguió una nueva calificación: NC17,  adjudicada a aquellas películas de naturaleza sexual explícita que anteriormente eran consideradas pornográficas.

En 1990, Almodóvar concluye un guión de gran intensidad dramática que había comenzado durante el rodaje de !Átame!: Tacones lejanos, interpretado por Marisa Paredes y Victoria Abril. El largometraje obtendrá el César, premio más importante otorgado por el cine galo, aunque también cosechará importantes éxitos en España e Italia.

En 1993 estrena Kika, una película de protagonismo coral en la que cada personaje pertenece a un género cinematográfico distinto, cuyo resultado es una película libre y heterodoxa que agradó al público y dividió a la crítica.

La flor de mi secreto (1995) es un melodrama intimista comedido en aspectos formales que interesó al público internacional. Carne trémula (1997) es, en cambio, una historia cercana al thriller. En 1997 Almodóvar es condecorado con la Medalla de Oro de Castilla–La Mancha, por ser uno de los más ilustres representantes de la región, tanto en nuestro país como en el extranjero. Al año siguiente también recibirá la Medalla de Oro al Mérito en las Bellas Artes.

El conocido, a partir de este momento, como ‘el manchego más internacional’ –la Academia de Cine de Francia le concede el César Honorífico– consiguió un éxito sin precedentes en el cine español con el largometraje Todo sobre mi madre (1999). La película fue premiada con la Palma de Oro al Mejor Director en el Festival de Cannes y el Goya en la misma categoría, además de recibir el Oscar de Hollywood a la Mejor Película Extranjera. De este modo, se convirtió en el cuarto español en conseguir este galardón, tras Luis Buñuel (El discreto encanto de la burguesía, 1972), José Luis Garci (Volver a empezar, 1983) y Fernando Trueba (Belle epoque, 1992).

El 2002 Almodóvar estrenó Hable con ella, película de tanto éxito nacional e internacional como la anterior. La prensa mundial elogió el filme, mientras que Almodóvar obtuvo el Oscar al Mejor Guión Original en unas nominaciones en las que se enfrentó a cineastas de la talla de Martin Scorsese.

Su siguiente proyecto fue La mala educación (2004), historia que llevaba perfilando desde hace 30 años. El Festival de Cannes eligió su largometraje para inaugurar la edición del año 2004.

En 2005 Almodóvar solicitó la baja en la Academia de las Artes y Ciencias Cinematográficas al estar en desacuerdo con el sistema de votación, modificado dos años atrás, por el que se eligen las películas que optarán a premios y nominaciones en los diferentes festivales de cine internacionales. De este modo, mostró su descontento por la opacidad del sistema de votación así como por el escaso reconocimiento que, según él, mostraba la Academia de Cine de España hacia su trabajo.

En 2006 estrenó su última joya cinematográfica: Volver (2006), una comedia costumbrista ambientada en La Mancha. Está protagonizada por dos de sus musas: Penélope Cruz y Carmen Maura, que comparten reparto con las magníficas Lola Dueñas, Blanca Portillo y Chus Lampreave. La cinta triunfó en la gala de los Goya; recibió los premios a Mejor Película, Mejor Dirección, Mejor Música Original, Mejor Interpretación Femenina Protagonista (Penélope Cruz) y Mejor Interpretación Femenina de Reparto (Carmen Maura). Además, la crítica cinematográfica británica condecoró al largometraje del director manchego con el Premio a la Mejor Película del Año en Lengua Extranjera. Los últimos galardones conseguidos son dos Fotogramas de Plata a la Mejor Película y a la Mejor Actriz, este último premio, para Penélope Cruz, y seis premios de la Academia de Cine Europeo.

Ese año Almodóvar recibió también el Premio Príncipe de Asturias de las Artes y, a comienzos de 2007, el manchego obtuvo en Barcelona el Premio Terenci Moix al Mejor Trabajo Cinematográfico del año 2006 por su último largometraje: Volver. Meses después fue distinguido con la insignia de comendador de la Orden al Mérito de la República italiana por su labor cinematográfica donde muestra “la verdad sobre nuestro tiempo”, según el ministro de Cultura italiano, Francesco Rutelli.

A finales de 2007 se representó en el teatro Old Vic de Londres la adaptación teatral de su obra cinematográfica Todo sobre mi madre (1999), con la que ganó un Oscar de Hollywood a la Mejor Película Extranjera. La adaptación, de la que se ha encargado el dramaturgo británico Samuel Adamson, lleva por título All about my mother, traducción literal del nombre en español que ya se utilizó para promocionar la película en mercado anglosajón. La historia es la misma que en el filme aunque, además, se añade al final de la obra unos versos de Federico García Lorca (1898-1936).

Su siguiente cinta ha sido Los abrazos rotos (2009), protagonizada por Penélope Cruz, Lluís Homar, Blanca Portillo y José Luis Gómez; que el propio director define como una historia “desgarradora de amor loco, ambientada en los años 90 y en la actualidad”, en la que se mezclan varios géneros. La película ha obtenido el Premio al Mejor Compositor en el Festival de Cine Europeo y el Goya a la Mejor Música Original, a cuya gala asistió tras cinco años de ausencia y gracias a la insistencia del entonces presidente, Álex de la Iglesia.

Después de casi tres décadas el director manchego vuelve a dirigir a Antonio Banderas –y con Elena Anaya como coprotagonista– en La piel que habito (2011), largometraje inspirado en la novela negra Tarántula, del escritor francés Thierry Jonquet y ganador del Premio de la Juventud en el Festival de Cine de Cannes. La historia se centra en un cirujano plástico que rapta al violador de su hija e intenta vengarse de él practicándole un cambio de sexo.

Otros de sus proyectos son la versión musical de Mujeres al borde de un ataque de nervios (1988), que podría estrenarse en los escenarios de Broadway; y un nuevo largometraje ambientado en la Guerra Civil española. Puede ser que éste se inspire en la vida del poeta de ideología comunista Marcos Ana (Alconada, Salamanca, 1920), encarcelado durante 25 años en una cárcel franquista, y de cuya biografía ha adquirido Almodóvar los derechos.