אביו: ר' מאיר.
בנו: יצחק.
סבא: ר' עזרא (מצד אביו).
מתלמידיו: ר' שלמה.

נולד בשנת ד'תתנ"ב בטולדו (ספרד).
היה עני מרוד וחכם מופלג. בקי בחכמת המספר וקבלה מעשית, רבים מהחכמים כיבדוהו והעידו כי שרתה עליו רוח הקודש.
כתב פירוש על ספרי הנביאים, קהלת, מגילת איכה, מגילת אסתר וחיבר מאות שירי קודש וחול: כי אשמרה שבת [להאזנה], לך א-לי תשוקתי, צמאה נפשי לא-להים ועוד. רוב שירי הקודש נכתבו בזמן היותו בספרד, ביניהם הפיוט הידוע "אגדלך" [הנאמר בחלק מהנוסחים לפני תפילת השחר ולפני תפילת ערבית במוצאי שבת].
בשנת ד'תת"ק לערך עזב את ספרד לאחר הפוגרומים שערכו הערבים ביהודי ספרד והגיע לאיטליה. שם הפיץ את הסגנון הספרדי של השירה והפיוט וכינה את עצמו בשם: "אברהם הספרדי". התגורר בעיר סולירנו בה הייתה קהילה יהודית מהגדולות באיטליה, אך אנשי הקהילה לא קיבלוהו בכבוד הראוי לו. עבר לעיר לוקא בה השלים את פירושו לישעיה ולאחר כשנה עבר למנטובה. לאחר שחלה במחלה קשה והיה על ערש דווי, נדר לכתוב פירוש על התורה. כאשר הבריא עבר לוורונה ולאחר שסיים את פירושו לתורה העתיק מושבו לעיר בידרש (צרפת), מקום מושב חכמים ובעלי תורה ביניהם ר' יצחק בן יהודה הנשיא ור' אברהם בן חיים שקיבלוהו בכבוד והללו אותו. רבנו תם (נכד רש"י) שלח אליו שירי כבוד ותהילה והתכתב עמו.
בשנת ד'תתקי"ח נסע ללונדון (אנגליה), שם חיבר את "יסוד מורא" ואגרת השבת [בה ביאר שהיום הולך אחר הלילה והסביר את מבנה היום, החודש והשנה].
לרוב סתר את פירושיו של ר' סעדיה גאון כיון שהדקדוק מנוגד לפירושיו ואת פירושיו של ר' משה הכהן הספרדי, אך לא השתמש נגדו בביטויים חריפים. הראב"ד כתב שר' אברהם ברא בריה על פי ספר יצירה והעמידו לפני רבנו תם על מנת להראות לו כמה כוח יש באותיות התורה והרמב"ם ציווה את בנו שילמד רק בספריו של ר' אברהם אבן עזרא.
נשא לאישה את בתו היחידה של ר' יהודה הלוי.
בדרכו חזרה לספרד נודע לו כי בנו היחיד נפטר גלמוד ומרוב צער בהגיעו לעיר קלהורה (ספרד) ביום שני שנת ד'תתקכ"ז [ישנן דיעות ששנת פטירתו הינה ד'תתקכ"ד או ד'תתקנ"ד] אמר על עצמו: 'ואברהם בן חמש שנים ושבעים שנה בצאתו מחרון אף העולם' והחזיר נשמתו לבורא, אולם ישנה דעה כי לעת זקנה עלה לארץ ישראל.
מספריו:
• ברכת אברהם: פירוש על משלי
• ויוסף אברהם: פירוש על אסתר
• טעמים (ק)
• יסוד מורא: בו מבאר את שיטתו הפילוסופית
• מרגליות טובה (ק)
• ספר היסוד: על דקדוק הלשון
• ספר הלוחות
• ספר העיבור: על חכמת העיבור
• ספר השם: על סוד שם המפורש
• ספר צחות: על דקדוק לשון הקודש (ק)
• ערוגת החכמה: על מציאות השם
• פירושים לתנ"ך: על התורה, חמש מגילות, ישעיה, תרי עשר, תהילים, איוב ודניאל
• שפה ברורה: נכתב לבקשת תלמידו (ר' שלמה), על משפטי הלשון ודקדוק האותיות
• שפת יתר (ק)