Alma-Tadema var son til ein jurist. Faren døydde allereie i 1840 og sonen voks sidan opp under ein formyndar. Seksten år gammal kom Alma-Tadema til Antwerpen, der han vart elev av Gustave Wappers på kunstakademiet i byen. Wappers fekk ordna det slik at han seinare også fekk gå i lære hos Henri Leys, ein målar som han etter kvart vart assistent for. Alma-Tadema assisterte i 1859 Ley med utsmykkinga av rådhuset i Antwerpen. Dei neste åra arbeidde Alma-Tadema som sjølvstendig kunstnar, samstundes som han tok læretimar hos Josephus Dyckmans.
I 1863 gifta Alma-Tadema seg i Antwerpen med ein fransk kvinne, Marie-Pauline Gressin Dumoulin, og budde saman med henne i Brussel til ho døydde i 1869. På ei utstilling på Paris-salongen i 1864 fekk han medalje for eitt av bileta sine. Også på verdsutstillinga i Paris i 1867 vart dei utstilte verka hans premiert.
Alma-Tadema slo seg ned i London i 1870 og vigde seg dei neste åra til historiemåleriet. Heile tida nytta han seg av motiv frå antikken. I bileta sine skildra han luksusen og dekadansen i det romerske imperiet. Figurane opptrer avslappa, nærast som kraftlause, i eit miljø med fabelaktig utstyrte marmorpalass eller mot eit blendande blått Middelhav eller ein blå himmel.
År 1876 vart Alma-Tadema assosiert medlem av Royal Academy of Arts. Allereie tre år seinare vart han tildelt fullt medlemskap i klubben. I høve dronning Victoria sin 81-årsdag i 1899 vart Alma-Tadema utnemnd til riddar.