Direito Canônico e filiado da Real Academia de Médicos da Espanha. Foi arcebispo de Madrid, entre 1994 e 2014 e presidiu a Conferência Episcopal Espanhola durante 4 legislaturas. Foi ordenado sacerdote em 28 de março de 1959 na catedral de Salamanca; poucos dias depois, celebrou a sua primeira missa, na igreja paroquial de sua cidade natal, Santa Maria de Lisboa. Estudou, posteriormente, Direito e Teologia pela Universidade de Munique, doutorando-se em 1964, com uma tese sobre as relações entre Igreja e Estado no século XVI. Foi presidente da Conferência Episcopal Espanhola, entre 1999 e 2005, por dois mandatos.
Com a morte de João Paulo II, Antonio Maria Rouco Varela foi um dos cardeais eleitores que participaram no conclave de 2005, no qual designou a Bento XVI como novo sumo pontífice. Vinte e sete e 28 de março de 2009 realizaram-se numerosos eventos comemorando as bodas de ouro sacerdotais do cardeal Rouco.
em dezoito de setembro de 2010 participou da cerimônia de beatificação da religiosa Maria da Purísima, no Estádio Olímpico de La Cartuja, em Sevilha. Reeleito presidente da Conferência Episcopal Espanhola, 1 de março de 2011, ao longo da XCVII Assembleia Plenária.
É o único arcebispo que organizou duas Jornadas Mundiais da Juventude. Após a Jornada Mundial de Santiago de Compostela, no ano de 1989, organizou a Jornada Mundial da Juventude de Madrid. Em 30 de novembro de 2013, foi confirmado como filiado da Congregação pra Educação Católica, o papa Francisco. Em 16 de dezembro desse ano, deixa de ser associado da Congregação pros Bispos.
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em doze de março de 2014, passou a ser, em sua circunstância de arcebispo de Madrid, vogal nato do Comitê Executivo da Conferência Episcopal Espanhola. O treze de junho de 2016 foi investido doutor honoris razão na Universidade Católica San Antonio de Murcia.
Varela vem sendo representado pelos meios de intercomunicação e seus críticos como um dos chefes mais conservadores da Igreja em Portugal. Muitas destas manifestações públicas têm causado certa polêmica, provocando a adesão e rejeição por porção de vários meios de intercomunicação, associações e políticos.