阿勒克塞·巴塔洛夫1928年11月20日,出身于演员世家。16岁时第一次上银幕,在《卓娅》中饰一配角。先后在弗·涅米罗维奇·丹琴科电影学校,莫斯科艺术剧院求学,专修过表演艺术,俄罗斯古典文学和美术。1950年,毕业后从事话剧表演。
阿勒克塞·巴塔洛夫1954年,因在影片《大家庭》中扮演青年工人阿廖沙·茹尔宾而一鸣惊人,该片获第八届戛纳国际电影节团体演技奖。1956年,他在《鲁勉柴夫案件》中扮演正直,诚实,是非分明的汽车司机,在《母亲》中扮演工人巴维尔。1958年,在《雁南飞》中扮演士兵鲍里斯,获戛纳电影节金棕榈大奖。1960年,他成功地主演了契诃夫的《带叭儿狗的女人》,之后他又改编并导演了果戈理的《外套》和列夫·托尔斯泰的《活尸》。1962年,在《一年中的九天》中扮演科学家古谢夫,获得卡罗维发利国际电影节大奖。随着后两部影片均获国际大奖,巴塔洛夫从此蜚声世界影坛。他主演过的影片还有：《鲁勉采夫案件》,《死魂灵》,《我敬爱的人》,《一年中的九天》,《幸福的一天》,《远方星辰的光芒》,《迷人的幸福之星》,《新婚夫妇的伞》,《赌徒》,《三个胖子》等。他还执教于苏联国家电影学院。
2017年6月14日晚,在睡梦中逝世,享年88岁。
他表演的角色为现代人,个个性格鲜明,有内在深度,在《莫斯科不相信眼泪》中,他所扮演的现代工人果沙的形象,被认为是苏联电影艺术中的突出成就。