Durant el seu regnat va impulsar l'economia, i entre altres mesures destaca la institucionalització de la Mesta en 1273. També va fomentar la repoblació de terres conquistades als musulmans (Múrcia i Baixa Andalusia) i la unificació legislativa amb el Fur Real i les Siete Partidas. Va voler impulsar l'armada i protegir les costes de les incursions pirates, i atacar per mar el nord d'Àfrica: amb aquests objectius va fundar l'Orde de Santa Maria d'Espanya en 1272, però la flota fou aniquilada en 1279 i l'orde desaparegué l'any següent.
A pesar d'haver pactat amb Pere el Gran el Tractat d'Ágreda per garantir el suport de la Corona d'Aragó a les pretensions de Sanç, a canvi de la pau i cessions territorials,[4] Alfons va decretar el desheretament de Sanç el 8 de novembre de 1282, però aquest va accedir finalment al tron a la mort del seu pare.
Va haver de plantar cara a diverses rebel·lions internes entre les quals destaquen la dels mudèjars el 1264 i al problema successori plantejat en els últims anys del seu regnat. El monarca, casat des de 1249 amb Violant d'Aragó, filla de Jaume I d’Aragó, va tenir deu fills legítims, però el primogènit i hereu al tron, don Ferran de la Cerda, va morir el 1275. any en què el sultà marínida del Magreb Abu-Yússuf Yaqub ibn Abd-al-Haqq va enviar dos cossos expedicionaris que van creuar l'Estret apoderant-se de Tarifa i Algesires derrotant els castellans a la batalla d'Écija,[5] iniciant la Guerra de l'Estret. El rei va tractar de defensar els drets successoris del seu net, el primogènit de Ferran, però Sanç, fill segon del rei i germà de Ferran de la Cerda, va reclamar la successió per a ell rebent moltes adhesions a la seva causa. El rei va conservar solament la fidelitat de Sevilla on va viure els últims mesos de la seva vida bastant aïllat i secundat solament per un reduït nombre dels seus antics col·laboradors. Per aquest motiu en l'escut d'aquesta ciutat andalusa hi figurin les síl·labes NO-DO, amb una madeixa entre les dues, que donen principi i fi a la frase No m'ha dejado ("No m'ha deixat") en al·lusió a la lleialtat dels sevillans.
Política cultural
Il·lustració d'un problema d'escacs al Libro de axedrex, dados y tablas, publicat a Sevilla el 1283.
Alfons X va realitzar també la primera reforma ortogràfica (normalització) del castellà, idioma que va adoptar com a oficial del regne en detriment del llatí, en l'àmbit institucional.
L'escola de traductors de Toledo va aglutinar un grup d'estudiosos cristians, jueus i musulmans que van desenvolupar una important labor científica en rescatar textos de l'antiguitat i traduir-los a les llengües occidentals, un fet que va contribuir a posar els fonaments del renaixement científic en l'Europa medieval.
Núpcies i descendents
Es casà en primeres núpcies, vers el 1240, amb Maria Guillén de Guzmán, matrimoni que posteriorment fou anul·lat, i amb qui va tenir dos fills:
l'infant Ferran, mort molt jove i enterrant al monestir de Las Huelgas a Burgos.
la infanta Berenguera de Castella (1253-1300), promesa a Lluís Capet, fill del rei de FrançaLluís IX, però no s'arribaren a casar per la mort prematura d'aquest el 1260. Fou enterrada al monestir de Las Huelgas.
↑Edició crítica del llibre Juegos diversos de Axedrex, dados, y tablas con sus explicaciones, ordenados por mandado del Rey don Alfonso el Sabio: «ALFONSO X - Libro de los juegos» (en italià). Paolo Canettieri. Arxivat de l'original el 26 d'abril 2010. [Consulta: 21 abril 2010].