Афонсу родился в семье Жуана IV и Луизы де Гусман. На момент смерти отца ему было 14 лет. Регентство было поручено королеве-матери, женщине умной и решительной; даже после достижения королём совершеннолетия она продолжала править.
С детства Афонсу ничем не занимался, плохо учился, не слушался учителей — этому он предпочитал общество уличных мальчишек и участвовал во всех забавах. Став королём, он продолжал прежний образ жизни: разъезжал по городу с молодыми людьми и пьянствовал в кабачках.
Поведение молодого короля, нежелавшего заниматься государственными делами, вызывало негодование не только простых людей, но и придворных. Фаворит Афонсу, итальянский торговец Антонио Конти, приобрел на него большое влияние и настраивал короля против матери. Видя это, королева стала возвышать своего младшего сына Педру (будущего короля Педру II).
В 1662 году во время государственного совета верные королеве вельможи арестовали Афонсу, Конти и других любимцев короля. Но переворот не имел успеха. Афонсу бежал в Алькантеру и начал борьбу против матери. Большинство вельмож и армия перешли на сторону короля. Королева Луиза была вынуждена удалиться в монастырь. Дела правления перешли в руки графа Кастелло Мельора, человека умного и ловкого.
В 1666 году Афонсу женился на Марии Франциске Немурской (1646—1683), молодой и честолюбивой дочери герцога Карла Амадея Савойского-Немурского. Но вскоре она разонравилась королю, и он стал открыто пренебрегать женой.
Недовольство правлением Афонсу возрастало. За короткое время вокруг младшего брата короля, Педру, сложилась сильная партия, пользовавшаяся поддержкой народа. Вскоре к ним примкнула и королева Мария Франциска, рассорившаяся с мужем.
1 октября 1667 года Педру со своими сторонниками захватил дворец и потребовал, чтобы Афонсу удалил от управления своих фаворитов. Народ, окруживший дворец, требовал того же. Король был вынужден согласиться.
В ноябре 1667 года его принудили отречься от престола. Кортесы провозгласили Педру принцем-правителем. Мария-Франциска добилась развода с Афонсу и вышла замуж за Педру II.
Сначала Афонсу держали под стражей во дворце, потом сослали в Терсейру, а через несколько лет позволили вернуться в Португалию и поселиться в королевском дворце в Синтре. Последние годы он провел в состоянии полной апатии. Умер 12 сентября 1683 года.