Terzo di otto fratelli, nasce a Madrid l'11 marzo 1914. Terminato il liceo nel 1931, si iscrisse alla alla Scuola Superiore di Ingegneria Civile e alla Scuola di Aiutanti di Opere Pubbliche.
Il suo amico ingegnere Manuel ricorda che una volta, nel far visita a delle famiglie che abitavano in baracche, avevano trovato quattro bambini abbandonati perché i loro genitori erano in prigione. La polizia si disinteressò del problema e l’amico ricorda Álvaro che camminava per le strade di Madrid tenendo per mano tre bambini (il quarto era sulle sue spalle perché era troppo piccolo per camminare) alla ricerca di una associazione benefica che li ospitasse. Dopo aver conseguito la laurea, esercitò per un breve periodo la professione di ingegnere .
Dopo pochi mesi aver conosciuto il fondatore, don Josemaría Escrivá, nel 1935 aderì all'Opus Dei e si laureò in lettere e filosofia ed in diritto canonico ma nel contempo si preoccupava di compiere un servizio di apostolato e catechesi presso i suoi compagni di studio e i suoi colleghi di lavoro.
Nel 1936, allo scoppio della guerra civile spagnola, Álvaro si trovava a Madrid. Riuscì a farsi ospitare dalla ambasciata di Finlandia che però venne assaltata dalle milizie popolari e tutti i rifugiati, lui compreso, vennero imprigionati. Liberato dopo un mese senza un motivo apparente, trovò rifugio presso il consolato dell’Honduras assieme a Josemaría Escrivá e altri tre giovani dell’Opus Dei.
Dopo un anno e mezzo troverà le condizioni propizie per abbandonare Madrid. Si arruolava nell’esercito repubblicano per trovarsi vicino al fronte di guerra.
Ma quando scopriva che la compagnia in cui si era arruolato non veniva destinata al fronte, disertava e si presentava in un'altra caserma con un nome diverso. Infine, riuscì assieme ad altri tre compagni dell’Opus Dei in questo intento.
Nel 1943, Álvaro del Portillo fu incaricato, in qualità di segretario generale dell’Opera, di recarsi a Roma. Durante la traversata del Mediterraneo l’aereo si trovò nel mezzo di uno scontro fra dei caccia inglesi e una nave da guerra italiana. Tutti i passeggeri gridavano per il pericolo ma Álvaro, si mantenne tranquillo perché era confidente che non gli sarebbe successo nulla, dal momento che stava compiendo una missione gradita a Dio. A Roma ebbe un'udienza privata con Pio XII, riuscendogli a presentare la spiritualità e la missione dell'Opera.
Il 25 giugno del 1944 fu ordinato sacerdote dall'arcivescovo di Madrid Eijo y Garay divenendo, assieme ad altri due compagni, uno dei primi tre sacerdoti dell'Opus Dei, dopo il fondatore.In quell'occasione il vescovo Garay lo invitò a riflettere sul fatto che con l'ordinazione sacerdotale avrebbe perso in personalità: in quel momento era un prestigioso ingegnere, poi sarebbe diventato un prete fra i tanti. Álvaro rispose: "Eccellenza, la mia personalità l'ho regalata a Gesù molti anni fa".
Si dedicò, esclusivamente a coadiuvare san Josemaría Escrivá alla guida dell'Opus Dei come segretario generale. Nel 1946 si recò nuovamente a Roma su incarico di san Josemaría Escrivá con il compito di riuscire a trasformare l'Opus Dei da realtà solamente spagnola in una istituzione di diritto pontificio. Durante il pontificato di Pio XII collaborò in diversi dicasteri della Santa Sede. Nel 1963 fu nominato da papa Giovanni XXIII consultore nella pontificia commissione per la revisione del codice di diritto canonico. Senza perdere la carica di Segretario generale dell'Opus Dei. Fu perito e consultore di diverse commissioni del Concilio Vaticano II, fra le quali quella per l'apostolato dei laici e quella dei religiosi nonché segretario per la Commissione conciliare per la disciplina del clero, diventando un discreto ma efficace protagonista del Concilio.[8] Papa Paolo VI lo nominò in seguito consulente in diverse commissioni post-conciliari. Il 24 gennaio 1964 accompagnò monsignor Escrivá in visita da Paolo VI.
Il 21 novembre 1964 il Concilio promulga la costituzione Lumen Gentium che proclama la chiamata universale alla santità. Il 26 giugno 1975 morì san Josemaría Escrivá. Il 15 settembre del 1975, al congresso generale che fu fatto dopo la morte del fondatore, don Álvaro del Portillo fu eletto successore a capo dell’Opus Dei.
Nel 1982 papa Giovanni Paolo II eresse l’Opus Dei in prelatura personale e nominò monsignor del Portillo suo primo Prelato. Il 7 dicembre 1990, Giovanni Paolo II lo nominò vescovo. Negli anni in cui fu a capo della prelatura, Álvaro del Portillo promosse tante attività della stessa Prelatura in 20 paesi nuovi di tutto il mondo. Nei viaggi pastorali parlava sempre di amore alla Chiesa e al Papa e predicò il messaggio cristiano di san Josemaría riguardo alla santità nella vita ordinaria.
Morì il 23 marzo 1994, poco dopo essere tornato a Roma da un pellegrinaggio in Terra Santa. Il 28 giugno 2012 Benedetto XVI promulga il decreto che riconosce le sue virtù eroiche. Il 5 luglio 2013 Francesco promulga il decreto sul miracolo a lui attribuito, che apre la strada per la beatificazione.
Il 27 settembre 2014 è stato proclamato beato.
