Álvarez urodził się w Montevideo w Urugwaju. W 2009 roku Álvarez opublikował na YouTube swój film krótkometrażowy Ataque de Pánico! Przed premierą online, film został pokazany 31 października 2009 roku na festiwalu filmowym Rojo Sangre w Buenos Aires. Kilka tygodni później Álvarez zawarł umowę z Ghost House Pictures na wyreżyserowanie filmu science-fiction o wartości 30-40 milionów dolarów. Jego pierwszy projekt z Ghost House zakończył się reżyserią i współtworzeniem remake'u Evil Dead. Po premierze Evil Dead Álvarez stwierdził, że "miał pokusę zrobienia dużych franczyz", ale zamiast tego wyreżyserował i współtworzył stosunkowo niskobudżetowy horror Don't Breathe (2016), który otrzymał pozytywne recenzje. Álvarez ujawnił później, że w tym okresie Marvel Studios zwróciło się do niego z propozycją wyreżyserowania nieokreślonego filmu, ale odmówił, czując, że miałby nad nim niewielką kontrolę twórczą. W 2017 roku Alvarez połączył siły z Good Universe, aby założyć własną firmę produkcyjną Bad Hombre.
Álvarez wyreżyserował The Girl in the Spider's Web, reboot anglojęzycznej serii The Girl with the Dragon Tattoo, opartej na powieści o tym samym tytule. Film zawierał zupełnie nową obsadę w porównaniu do filmu z 2011 roku i został wydany 9 listopada 2018 roku. W kwietniu 2019 roku Álvarez, wraz z Dougiem Limanem, wyreżyserował zdjęcia do filmu Chaos Walking z 2021 roku, co zwiększyło budżet filmu o dodatkowe 15 milionów dolarów.
W 2021 roku Álvarez wyreżyserował wszystkie dziewięć odcinków Calls dla Apple TV+, serialu opartego głównie na dźwięku z animowanymi elementami wizualnymi. Był także współautorem i współproducentem filmu Don't Breathe 2, który ukazał się 13 sierpnia 2021 roku w reżyserii Rodo Sayaguesa. W marcu 2022 roku ogłoszono, że Álvarez napisze i wyreżyseruje Alien: Romulus po przedstawieniu własnej historii, o której powiedziano, że jest "niezwiązana" z poprzednimi filmami z serii, a jej premiera kinowa odbędzie się w sierpniu 2024 roku.