Родился в ирландско-мексиканской семье (фамилия Обрегон — испанизированная ирландская фамилия О’Брайен), участвовать в политике начал в 1911, когда был избран мэром города Уатабампо. Поддерживал политику президента Мадеро, после его свержения и прихода к власти Викториано Уэрты стал наряду с Венустиано Каррансой одним из лидеров повстанцев.
После того, как в 1914 Уэрта, а затем и его преемник Франсиско Карбахал бежали из страны, а Мехико был занят силами повстанцев, Обрегон провозгласил Каррансу временным президентом Мексики и возглавил армию нового правительства. После того, как Каррансе не удалось договориться с другими революционными лидерами — Франсиско Вильей и Эмилиано Сапатой — армия нового правительства под командованием Обрегона начала войну с ними и смогла нанести им несколько тяжёлых поражений. Всего армия Обрегона 4 раза вступала в бой с силами Вильи (6-7 апреля 1915, 13-15 апреля 1915 у Селайи, 29 апреля — 5 июня 1915 у Тринадада и Санта-Ана-дель-Конде и 10 июля 1915 у Агуаскальентеса; все эти битвы вместе часто называют битвой у Селайи, и вплоть до Фолклендской войны они являлись самым крупным военным столкновением в латиноамериканской истории). Всего Вилья потерял 4000 человек, 1000 лошадей, 5000 ружей и 32 орудия, около 6000 его человек было взято в плен. Хотя это поражение было очень серьёзным, Вилья и Сапата продолжали сопротивление ещё несколько лет.
8 апреля 1920 Обрегон организовал переворот; президент Карранса был взят под арест, но смог бежать из Мехико (вскоре он был пойман сторонниками Обрегона и убит). С 1 июня по 1 декабря временным президентом Мексики был Адольфо де ла Уэрта, после чего были проведены выборы, на которых победил Обрегон. На посту президента Обрегон провёл аграрные и антиклерикальные реформы и поддерживал хорошие отношения с США, продавая мексиканскую нефть на американском рынке.
В 1928 Обрегон вновь принял участие в выборах президента и выиграл их, но вскоре после прибытия в Мехико, ещё не успев вступить в должность, был убит в ресторане Хосе до Леоном Торалем, студентом-католиком, который был противником антиклерикальной политики Обрегона.
В честь Альваро Обрегона названы город Сьюдад-Обрегон в штате Сонора, один из районов Мехико (в котором он был убит), округ Канадас-де-Обрегон в штате Халиско и небольшое селение Колония Альваро Обрегон в штате Чиуауа.