Алексей Владимирович родился 20 ноября 1928 года в городе Владимире в семье актеров МХАТа. Родители - актеры театра Н.А. Ольшевская и В.П. Баталов.
Известными актерами были не только его родители, но и дядя, брат отца Н.П. Баталов и его жена О.Н. Андровская, а также В.Я. Станицын.
Когда Алеше было пять лет, его мама, Нина Ольшевская вышла замуж за известного в те годы писателя Виктора Ардова.
Первое детство, по словам Алексея Владимировича, закончилось в 1941 году. Второе - началось в эвакуации в Бугульме (Татария).
С этим временем связаны особые впечатления: нескончаемая череда военных дней, работа в качестве рабочего сцены, первая зарплата, первый выход на сцену... В 14 лет Баталов впервые вышел на сцену в Бугульме, где в эвакуации его мать создала свой театр.
В 1950 году окончил Школу-студию МХАТ.
В 1950–1953 годах играл на сцене ЦТСА, затем до 1958 года – во МХАТе.
В кино дебютировал в 1954 году в фильме Иосифа Хейфица «Большая семья».
Затем были главные роли в фильмах «Дело Румянцева» (1955 г.), «Летят журавли» (1957 г.), получившем «Золотую пальмовую ветвь» в Каннах, «Девять дней одного года» (1962 г.).
Одной из самых ярких ролей стала его работа в фильме «Москва слезам не верит» (1980 г.), остающемся единственным отечественным фильмом – обладателем американского «Оскара».
Первой его работой в качестве режиссера стала экранизация повести Гоголя «Шинель» (1960 г.). Затем были «Три толстяка» (1966 г.), где он также сыграл одну из главных ролей, «Игрок» (1972 г.) по роману Достоевского.
В 80–90-е годы Баталов снимался мало, отдавая основное время преподаванию: с 1980 года он – профессор ВГИКа.
Особое место занимает в творчестве А.В. Баталова работа на радио. Его радиотеатр - это театр живого актера, живого многогранного образа, бережного внимания к слову.
Среди радиопостановок А.Баталова: "Казаки" Л.Н. Толстого, "Белые ночи" Ф.М. Достоевского, "Поединок" А.В. Куприна, "Герой нашего времени" М.Ю. Лермонтова, "Ромео и Джульетта" В. Шекспира.
