Alberto Magnelli inizia a dipingere nel 1907. Sin dal 1911 aveva conosciuto ed avuto contatti coi futuristi, pur senza mai aderire a tale movimento.

Inoltre frequenta gli ambienti dell'avanguardia fiorentina, stringendo rapporti di amicizia con Ardengo Soffici.

Nel 1914, durante un viaggio a Parigi con Aldo Palazzeschi, conosce Max Jacob, Apollinaire, Picasso, Fernand Léger, Juan Gris, Alexander Archipenko e frequenta lo studio di Matisse. Dallo stesso anno la sua pittura assume uno stile sempre più astratto per arrivare nel 1915 a realizzare opere completamente astratte.

Nel 1918 realizza le "esplosioni liriche", dipinti astratti dove emerge con vigore la forza espressiva del colore, ma dove si intravedono anche figure umane. In seguito elabora una personale visione della pittura creando una corrente che lui stesso ha definito "realismo immaginario", dipingendo in modo rigoroso figure, paesaggi, barche ed alcune nature morte.

Negli anni 30 torna definitivamente all'astrattismo con forme geometriche passando, dopo un viaggio a Carrara, dallo studio di masse pesanti dai volumi leggeri sospese nell'aria.

Nel 1938 espone alla Galleria il Milione di Milano.

Durante la Seconda guerra mondiale Alberto Magnelli e la moglie Susi Gerson si trasferiscono a Grasse. Durante questo soggiorno Magnelli si dedica completamente all'astrattismo, realizza anche dei collages, esposti in numerose ed importanti mostre tematiche, nonché alcuni dipinti su ardesia.

Nel 1945 espone tre opere alla mostra "Art Concret", allestita alla Galerie Drouin. Nella stessa galleria tiene una grande retrospettiva nel 1947, in cui viene definito "le peintre abstrait le plus important de Paris".

Nel 1949 espone alla grande mostra collettiva "Le origini dell'Arte Astratta" tenutasi presso la Galleria Maeght di Parigi.

Nel 1953 ottiene il secondo premio alla Biennale di San Paolo del Brasile, dove otterrà, due anni dopo, il primo premio; nel 1954 gli viene dedicata una personale al Palais des Beaux-Arts di Bruxelles; nel 1955 partecipa a Documenta II a Kassel.

Nel 1954 tiene una mostra esponendo 100 opere realizzate dal 1914 al 1954 presso il Palazzo delle Belle Arti di Bruxelles, mostra che sarà replicata anche in Olanda l'anno seguente, e per la quale vincerà anche il “Prix de la Critique”.

Nel 1955 partecipa alla Biennale di San Paolo in Brasile dove gli viene assegnato il Primo Gran Premio per la Pittura Straniera.

Nel 1957 espone i suoi collages alla Galleria Berggruen di Parigi con presentazione di Léon Degand.

Il dipinto Conversation à deux n. 1, realizzato nel 1956 ed esposto per un anno al Solomon Guggenheim Museum di New York, si aggiudicò nel 1958 il premio Guggenheim per l'Italia ed andò a confluire per acquisizione nella collezione della Galleria Nazionale d'Arte Moderna di Roma.

Nel 1963 viene organizzata una retrospettiva al Kunsthaus di Zurigo, che poi passa a Palazzo Strozzi a Firenze.

Nel 1968 si tiene una sua ampia personale (centosettantatré opere) al Musée national d'art moderne di Parigi, e sue mostre si terranno nei due anni successivi in alcuni musei francesi.

Nel 1986 realizza una mostra personale, dedicata esclusivamente ad una selezione di collages ed ardesie, dapprima al Museo d'Arte Moderna Centre Georges Pompidou di Parigi e successivamente al Museo della Pittura e Scultura di Grenoble.

Artista di fama internazionale, Alberto Magnelli è considerato uno dei capiscuola e primi iniziatori dell'Astrattismo europeo.

Partecipa alle più importanti rassegne internazionali di Arte Astratta nonché a Biennali di Venezia, Quadriennali di Roma e Documenta di Kassel ed espone tra l'altro a Parigi, Amburgo, Berlino, Oslo, Copenaghen, Lisbona, Liegi, Londra, Dublino, Strasburgo, Innsbruck, Essen, Zurigo, Basilea, Ginevra, San Paolo del Brasile, Rio de Janeiro, Bruxelles, Eindhoven, New York, con grandi retrospettive.

Magnelli è stato un attento studioso dei Grandi Maestri toscani del Trecento e Quattrocento.

Consacrato come uno dei grandi maestri storici dell'astrattismo internazionale, gli verranno dedicate sale personali alle Biennali di Venezia del 1950 (diciotto opere) e del 1960.

Magnelli muore nella sua casa di Meudon il 20 aprile 1971.