Születésének pontos időpontját némi homály övezi, mert születési bizonyítványában – szokatlan módon – nem számokkal, hanem betűkkel írták az időpontot. Egyes forrásokban az évként 1951 szerepel, és vitatott az is, hogy 24. vagy 25. a pontos nap – maga a rendező többnyire csak annyit mond, hogy az 1950-es években jött világra, a kasztíliai Calzada de Calatravában. Nyolcéves korától egy portugál határ melletti egyházi iskolába járt, ott szerzett rossz tapasztalatai eltávolították a hittől. Első filmélményei a falusi mozihoz kötődnek, ahova még a nézők vitték a széket és a kanna szenet, hogy bemelegítsék a fűtetlen helyiséget, így lett élete vágya a filmkészítés.
Érettségi után családja akarata ellenére Madridba ment, de Franco tábornok éppen akkor záratta be a filmfőiskolát. Bolhapiaci árusként és éjjeli telefonosként dolgozott, és autodidaktaként képezte magát, miközben az élet művészetét, a fővárosnak a diktatúra alatt is pezsgő kulturális életét tanulmányozta. Írt novellákat, készített képregényeket, színészkedett, énekelt, kézikamerájával rövidfilmeket forgatott, filmjeinek azóta is gyakran egy személyben producere, forgatókönyvírója, zeneszerzője és látványtervezője.
Az 1980-ban 16 mm-es kamerával készített első játékfilmje, a Pepi, Luci, Bom és más lányok a tömegből című alkotása kultuszfilmmé vált. Ezt két év múlva követte A szenvedélyek labirintusa sokkoló jelenetekkel, bonyolult nemi identitásokkal és szerepcserékkel. Az 1984-ben készült Mit vétettem, hogy ezt érdemeltem? nőalakjait bevallottan családja tagjairól mintázta. Életművének talán legfontosabb kérdése a nő szerepe: emlékeit és tapasztalatait felhasználva mitikus, az élet nehézségeit elviselő és leküzdő nőfigurákat teremt. Számára a nők érdekesebbek és értékesebbek, mint a férfiak, akikben gyakran összegyúrja az összes rosszat, amit megtapasztalt.
1986-ban készült a Matador, a később hollywoodi karriert befutó Antonio Banderasszal a főszerepben, majd 1988-ban a női boldogságról és a magányról szóló Asszonyok a teljes idegösszeomlás szélén. A Tűsarok 1991-ben César-díjat (az Oscar francia megfelelőjét) kapott, az 1999-es Mindent anyámról pedig a César-díj mellett elhozta a legjobb rendezés díját Cannes-ból, továbbá megkapta a legjobb idegen nyelvű filmnek járó Oscar-díjat is.
A 2002-es Beszélj hozzá! Golden Globe-díjat kapott, Almodóvar pedig a legjobb eredeti forgatókönyvért elnyerte az Oscart. A rendező 2004-ben forgatta a Rossz nevelést, a két évvel később készült Volver (Visszatérés) valódi visszatérés volt a gyökerekhez, a családi emlékekhez, mitikus nőalakokhoz, sorsokhoz, hiedelmekhez. A 2009-ben bemutatott Megtört ölelések Penélope Cruz és Lluís Homar főszereplésével készült. A két évvel későbbi A bőr című filmben, amelyben az emberi teremtőerő határait boncolgatja egy túlfűtött érzelmekkel teli Pygmalion-történetben, a rendező hosszú évek után dolgozott újra együtt Banderasszal. A 2016-os Julieta Alice Munro Nobel-díjas kanadai írónő három novellája alapján készült.
A 2020-ban Cannes-ban bemutatott Fájdalom és dicsőség című alkotása a rendező eddigi legszemélyesebb műve. A film témája egy hozzá rendkívül hasonló rendező alkotói válsága és a kísérlet a kilábalásra. A főszerepet játszó Antonio Banderas Cannes-ban elnyerte a legjobb férfialakítás díját. A következő évben került mozikba a Párhuzamos anyák című dráma, a főszereplő Penélope Cruz a Velencei Nemzetközi Filmfesztiválon a legjobb női alakítás díját kapta.
Első angol nyelvű rövidfilmjét, a Tilda Swinton főszereplésével készült The Human Voice-t 2020-ban mutatták be, ezt követte a Strange Way of Life című western Pedro Pascal és Ethan Hawke közreműködésével. Az idei 81. Velencei Nemzetközi Filmfesztiválon vastaps fogadta a rendező első angol nyelvű játékfilmjét, a Tilda Swintonnal és Julianne Moore-ral forgatott Szomszéd szoba (The Room Next Door) című alkotását, amely elnyerte a legjobb filmnek járó Arany Oroszlán-díjat is.
A nemzetközileg legsikeresebb spanyol rendező életműve összefüggő egész, vissza-visszatérnek benne a karakterek és a kedvenc színészek, mint Carmen Maura, Antonio Banderas, Penélope Cruz, Marisa Paredes és Cecilia Roth. Fő témája a vágy, a szenvedély, a család és az identitás, egy-egy motívum gyakran csak felvillan, s csak egy későbbi alkotásban dolgozza ki részletesen, filmjeiben szinte kötelező egy érzelmes, szívtépően fájdalmas betétdal. Alakjai sem hétköznapiak, mégis szerethetők, helyzeteik átélhetők. Gyakran homoszexuálisok – Almodóvar nyíltan vállalja vonzódását saját neméhez –, de filmjeiben felvonultatott transzvesztitákat, kéjgyilkost és pedofil papot is. Meg meri mutatni az élet kényes helyzeteit, a másság természetességétől az extremitásig, akár a perverzitásig. Különös kapcsolatban van a karakterek által hordozott titokkal, nemegyszer bűnnel, amelynek kiderítése nem jogi, hanem érzelmi-erkölcsi kérdés.
A madridi Hírességek sétánya a spanyol filmművészet jelentős alakjai, többek közt Almodóvar előtt is tiszteleg. Szakmai díjai mellett a francia Becsületrend tulajdonosa, az amerikai művészeti akadémia tagja, a Harvard és az oxfordi egyetem díszdoktora, 2013-ban megkapta az Európai Filmakadémia életműdíját. 2017-ben ő volt a 70. cannes-i filmfesztivál zsűrijének elnöke, 2019-ben a velencei filmfesztivál Arany Oroszlán-életműdíjával tüntették ki.
Magyarul több kötete is megjelent, legutóbb 2023-ban Az utolsó álom, amelynek 12 novellájában feltárulnak a művész titkai is.
