Era filho de Pedro Alexandrino Lins e de Francisca de Barros Lins. Fez o curso primário na sua cidade natal e o curso secundário no Colégio Salesiano e no Ginásio Padre Félix, no Recife. Ali ingressou na Faculdade de Direito. Ainda estudante, começou a lecionar História da Civilização no Ginásio do Recife e no Colégio Nóbrega. Aos 20 anos, como representante do Diretório dos Estudantes na abertura do ano letivo da Faculdade de Direito, pronunciou a conferência “A Universidade como escola de homens públicos”, que chamou a atenção do Recife para seu nome.
Passou, então, a fazer jornalismo no Diário de Pernambuco. Colou grau em Direito em 1935. Participando de movimentos políticos, foi nomeado secretário do Governo de Pernambuco. Seu nome fazia parte da chapa de candidatos a deputado federal quando os acontecimentos de 1937 interromperam a sua carreira política. Firmou-se, então, no jornalismo, como redator e diretor do Diário da Manhã, de 1937 a 1940. Ainda no Recife, aos 27 anos, escreveu o seu primeiro livro, História literária de Eça de Queirós (1939).
Transferiu-se para o Rio de Janeiro, onde começou a fazer crítica literária, gênero que lhe deu nome nacional. Foi colaborador do “Suplemento Literário” do Diário de Notícias e dos Diários Associados (1939-1940), redator-chefe do Correio da Manhã (1940-1956). Convidado pelo Ministério das Relações Exteriores, escreveu uma biografia do Barão do Rio Branco no ano do centenário do seu nascimento (1945). Professor catedrático de Literatura Brasileira do Colégio Pedro II, interino, de novembro de 1941 a dezembro de 1951, quando passou a efetivo mediante obtenção do 1º lugar em concurso de títulos e provas, com a tese A técnica do romance em Marcel Proust, publicada em 1956. Lecionou na cadeira de Estudos Brasileiros da Faculdade de Filosofia e Letras da Universidade de Lisboa, em missão oficial do Ministério das Relações Exteriores, de 1952 a 1954. Chefiou a Casa Civil do presidente Juscelino Kubitschek (1956), exercendo a função de embaixador do Brasil em Portugal de novembro de 1956 a outubro de 1959. Foi o presidente da 1ª Conferência Interamericana da Anistia para os Exilados e Presos Políticos da Espanha e de Portugal, realizada na Faculdade de Direito de São Paulo (1960) e diretor do “Suplemento Literário” do Diário de Notícias, de março de 1961 até junho de 1964. Em 1962, foi chefe da Delegação Brasileira ao Congresso Mundial da Paz realizado em Moscou.
Álvaro Lins recebeu o Prêmio Centenário de Antero de Quental, pelo ensaio Poesia e personalidade de Antero de Quental (1942); Prêmio Felipe de Oliveira, da Sociedade Felipe de Oliveira, e Prêmio Pandiá Calógeras, da Associação Brasileira de Escritores, pela obra Rio Branco (1945); Prêmio Jabuti Personalidade do Ano, da Câmara Brasileira do Livro, pela sua obra Missão em Portugal (1960), e o Prêmio Luíza Cláudio de Sousa, pelas obras Os mortos de sobrecasaca e Jornal de crítica: sétima série (1963). Foi condecorado com a Grã Cruz da Ordem de Cristo, de Portugal (em 1957).