Adolescent, il est membre du chœur de la cathédrale de Séville, et étudie la musique auprès de son frère Pierre, de Fernández de Castilleja et de Cristóbal de Morales. En 1546, âgé de dix-sept ans, il est nommé maître de chapelle de la cathédrale de Jaén. Avant qu'il atteigne trente ans, il jouit déjà d'une réputation exceptionnelle, et certaines de ses œuvres sont publiées à l'étranger. Il travaille par la suite au chœur de la cathédrale de Séville. Il effectue de nombreux voyages à travers l'Espagne et le Portugal, au service de l'empereur Maximilien II, et passe une année en Italie (1581-1582). Au cours d'un voyage en Terre Sainte en 1588, il est capturé par des pirates pendant le voyage de retour, avant d'être libéré moyennant rançon ; il raconte son aventure dans un ouvrage qui connaît un grand succès à l'époque, El viage de Hierusalem (Le voyage de Jérusalem), publié en 1590. Endetté, il est emprisonné, puis le chœur de la cathédrale de Séville fait à nouveau appel à lui ; devenu maître de chapelle, il meurt à Séville au cours de l'épidémie de peste de 1599.
Guerrero a séjourné moins longtemps en Italie que Victoria et Morales ; il a également composé des œuvres profanes en plus grande proportion que ces derniers. Il s'en distingue également par une abondante œuvre instrumentale, en plus d'un nombre considérable d'œuvres vocales sacrées. Comme ses contemporains espagnols, il préfère les textures homophoniques, avec une voix dominante et d'autres qui lui sont subordonnées. Il anticipe l'harmonie fonctionnelle ; ainsi, l'un de ses Magnificat, dont la partition anonyme a été trouvée à Lima, a longtemps été considérée comme une œuvre du XVIIIe siècle.
Il a composé dix-neuf messes et cent cinquante pièces liturgiques diverses (motets, psaumes, vêpres), ainsi que des chants sacrés et profanes.
El viage de Jerusalem (Voyage à Jérusalem - Introduction, notes et traduction par Oliver Trachier), Éditions Jérôme Millon, Grenoble 1997 (ISBN978-2-84137-057-3) [extrait en ligne]