Первые детские годы Альфонса XII протекли без потрясений. Он страдал от плохих отношений своей матери Изабеллы II с ее супругом, с которым они уже давно жили раздельно. Юному принцу было известно, что принц-консорт не был его настоящим отцом. Его это мучило так же, как и то обстоятельство, что о многочисленных внебрачных связях его матери было известно не только в политических и придворных кругах, но и общественности; они даже стали темой карикатур в мадридской прессе. Еще в раннем возрасте Альфонс демонстрировал признаки большой зрелости. Важная перемена в его жизни наступила незадолго до того как ему исполнилось одиннадцать лет: после того, как в сентябре 1868 года в Испании разразилась революция, ему с матерью пришлось отправиться в изгнание в Париж.

Но одновременно с началом революции возникло также монархистское движение за будущее возведение принца Альфонса на трон. Королева Изабелла II была дискредитирована как личность и как правительница. Скрепя сердце, она в конце концов объявила, что отказывается от претензий на трон, и 25 июня 1870 года в парижской ссылке отреклась в пользу своего сына Альфонса. С этого момента поддерживавшее Альфонса монархистское движение разделилось. По одну сторону находилась дворцовая камарилья, последовавшая за королевой в изгнание. Обуреваемые чувством мести, они мечтали о государственном перевороте и желали сиюминутного восстановления монархии Бурбонов. По другую сторону стоял яркий политик, бывший министр и видный историк Антонио Кановас дель Кастильо, выступавший за постепенное обеспечение движению за принца Альфонса прочной политической базы путем привлечения к нему широких народных масс. Он больше всего хотел, чтобы реставрация была не навязана, но истребована большинством населения страны.

Образование Альфонс получал в различных европейских высших учебных заведениях и в военной академии за рубежами Испании. Знакомство с другими европейскими странами и с отличными от испанской политическими системами имело большое значение в формировании его личности.

В Париже он поступил в школу Станислава, где отличился удивительной памятью, языковыми способностями (он скоро овладел английским и французским), наблюдательностью, чувством солидарности и любовью к спорту. Особенно увлекался принц верховой ездой, фехтованием и стрельбой из карабина и пистолета. Его инструктором был бывший бургомистр Мадрида, Пепе Альканьисес, герцог Сесто, человек образованный и крупный землевладелец с огромнейшим состоянием. Он был душой и телом за план Кановаса, с которым поддерживал постоянные и тесные контакты. Этому проекту он посвятил всю свою энергию и большую часть своих богатств. Из-за долгов, сделанных ради дела Альфонса, он даже попал впоследствии в экономические затруднения.

Во Франции принц долго не задержался. После поражения у Седана и вступления прусских войск в Париж королевской семье вновь пришлось пуститься в бега. Первоначально переселились в Швейцарию, в Женеву, откуда решено было послать принца в Вену. За три проведенных там года Альфонс выучил немецкий язык.

От пребывания в Вене у него остались самые лучшие воспоминания. Там ярко проявилась его огромная любовь к спорту, театру и музыке. Впрочем, хорошего слуха у него не было и, по признанию биографов, оперу он посещал главным образом, чтобы понаблюдать за красивыми певицами. В официальных мероприятиях и жизни императорского двора принц участия не принимал и вел весьма скромный образ жизни, так как королевская семья испытывала в изгнании экономические трудности.