Il entre dans l'opposition après le coup d'État du fomenté par le général Miguel Primo de Rivera. Déçu par le comportement du roi Alphonse XIII, Niceto Alcalá-Zamora refuse de collaborer avec le nouveau régime.
Il se convertit aux idées républicaines en 1930 et est emprisonné à la suite de la tentative ratée d'insurrection révolutionnaire lors de la révolte de Jaca.
En , il est confirmé à la présidence du gouvernement ; il démissionne en octobre suivant, mécontent des nouvelles dispositions constitutionnelles consacrant la séparation de l'Église et de l'État et la dissolution des ordres religieux, jugées dangereuses[2].
Néanmoins, le , Niceto Alcalá-Zamora est élu président de la République par les voix de 362 députés sur un total de 410 présents[3].
La bannière officielle du président Alcalá-Zamora.
En 1933, après la victoire de la CEDA aux élections générales, il refuse à José María Gil-Robles le droit de former le gouvernement. Il motive sa décision par le fait qu'il veut éviter une insurrection des partis de gauche, radicalement hostiles à la CEDA[4]. Ce sera finalement Alejandro Lerroux, le chef du parti radical, qui formera un gouvernement centriste.
En janvier 1936, quand Gil-Robles décide d'user de son droit d'être nommé chef de gouvernement, Alcalá-Zamora décide de dissoudre le Parlement. Après la victoire du Front populaire aux élections législatives du suivant, la décision de dissolution des Cortes est finalement jugée illégale par le Congrès des députés qui procède à la destitution d'Alcalá-Zamora le et élit à sa place Manuel Azaña[5]. Il révèle d'ailleurs dix ans plus tard, durant son exil à Buenos Aires, que les militaires lui auraient proposé de faire un coup d'État la veille de sa destitution, ce qu'il refusa[6].
Alcalá-Zamora est en Scandinavie quand éclate la guerre civile. Il refuse de revenir en Espagne quand il apprend que des milices du Front populaire ont envahi et pillé sa maison et volé le manuscrit de ses mémoires qui se trouvait dans le coffre-fort de sa banque.
Il s'installe alors en France qu'il fuit également après l'invasion des troupes allemandes en 1940.
Réfugié en Argentine, il refuse de revenir en Espagne en dépit des assurances qui lui sont données. Son fils est en effet marié à la fille du général putschiste Gonzalo Queipo de Llano.
Pour la Banque d'Espagne, Eugenio Hermoso a réalisé le portrait de Niceto Alcalá-Zamora exposé au musée du président de la Seconde République à Priego de Córdoba.