Po detronizacji królowej Izabeli II i wygnaniu Burbonów z kraju (1868) Hiszpania, formalnie nadal królestwo, nie miała monarchy. Kortezy zaproponowały tron niemieckiemu księciu Leopoldowi Hohenzollernowi, na co Francja wpadła w panikę, bojąc się zostać okrążona przez monarchie Hohenzollernów (w rzeczywistości pokrewieństwo Leopolda z Wilhelmem I było bardzo odległe i wywodziło się z XIV wieku). Wobec gróźb Napoleona III Leopold wycofał swą kandydaturę. Kortezy wybrały wtedy na króla Amadeusza Sabaudzkiego, który koronę przyjął bardzo niechętnie i dopiero pod naciskiem rządu włoskiego. Koronowany został 16 listopada 1870.
Czas panowania Amadeusza I to jeden z trudniejszych okresów w historii Hiszpanii. W kraju wrzały zamieszki republikańskie i karlistowskie, powstania w Kraju Basków i Katalonii, Kuba żądała niepodległości. Monarchistyczni posłowie w Kortezach błagali go, by dokonał zamachu stanu i wprowadził absolutyzm, na co Amadeusz, popierany przez ojca, nie chciał się zgodzić. Po zamachu na jego życie latem 1872 Amadeusz zaczął mieć dosyć Hiszpanii i doszedł do wniosku, że tym krajem nie da się rządzić. 11 lutego 1873 ogłosił swą abdykację. Wieczorem tego samego dnia proklamowano w Hiszpanii pierwszą w historii kraju republikę (przetrwała tylko dwa lata, po czym wezwano na tron Alfonsa XII Burbona).
Amadeusz powrócił z żoną Marią Wiktorią z ks. dal Pozzo della Cisterna (1846-1876) do Włoch, gdzie od ojca otrzymał księstwo Aosty. Tytułu króla, który mu przysługiwał, nie chciał używać. Z Maria Wiktorią miał trzech synów: