Ce cinéaste espagnol a d'abord étudié l'image à la Faculté des Sciences de l'Information de Madrid avant de rédiger des critiques de cinéma pour divers quotidiens, dont El Pais, et de fonder son propre journal, Casablanca.

Il commence en réalisant plusieurs courts-métrages comiques ou documentaires entre 1974 et 1982, puis obtient son premier succès en 1980 avec un long-métrage, Opera Prima, exemple typique de "comédie madrilène". Résolument tourné vers la légèreté, il enchaîne plusieurs comédies sentimentales restées inédites en France, dans lesquelles jouent certaines des stars du cinéma espagnol en devenir comme Carmen Maura, Marisa Paredes ou Veronica Forque.

Ses plus gros succès d'alors s'intitulent Se infiel y no mires con quien (1985), pour lequel il utilise les recettes du vaudeville sophistiqué avec cependant moins d'ironie qu'un Pedro Almodovar, et L'Annee des lumieres (1986), chronique d'une adolescence durant l'après-guerre et également premier film de Trueba à connaître une sortie dans les salles françaises. C'est à cette période qu'il entreprend une fructueuse collaboration avec le producteur Andres Vicente Gomez.

En 1990, il tourne une co-production franco-espagnole, Le Rêve du singe fou, et aborde un registre inhabituel pour lui : le thriller. Le film est peu apprécié, malgré ou à cause d'un casting des plus hétéroclites comprenant entre autres Jeff Goldblum, Anémone et Miranda Richardson. Cet échec est suivi d'un succès surprise, celui de Belle Epoque, charmante comédie romantique dont les vedettes sont Michel Galabru et une débutante nommée Penélope Cruz.

Fernando Trueba tente ensuite l'expérience américaine avec Two Much (1995), comédie burlesque mésestimée mettant en scène un Antonio Banderas survolté, pris entre Melanie Griffith et Daryl Hannah. L'échec est encore une fois au rendez-vous, ce qui conduit le réalisateur à revenir en Europe. Il y tourne alors une nouvelle comédie avec Penelope Cruz, La Fille de tes rêves, puis alterne documentaires sur la scène musicale latino (comme Calle 54) et drames (Le Sortilège de Shanghaï). Son dernier film, Le Miracle de Candeal (2004), nous guide à travers l'univers de la musique brésilienne.