В 1895—1899 гг. учился на медицинском факультете университета в Харькове. В 1899 г. получил диплом врача и написал свою первую философскую книгу «Основные элементы исторического взгляда на природу». В этом же году был арестован и после полугода тюрьмы выслан в Вологду. После раскола РСДРП примкнул к большевикам. На III съезде РСДРП делал доклад от имени большевиков и вошёл в ЦК партии. Богданов активно участвовал в Первой российской революции, как член исполкома Петербургского Совета рабочих депутатов был арестован. Выйдя из тюрьмы, снова вернулся к партийной работе. В 1907 г. входил в состав тройки по редактированию большевистского ЦО "Пролетарий" (В. И. Ленин, И. Ф. Дубровинский, А. А. Богданов). За пропаганду взглядов, несовместимых с философией марксизма, Богданов на расширенном заседании редакции "Пролетария" (июль 1909 г.) был выведен из ее состава и из Большевистского Центра, а на "объединительном" пленуме ЦК РСДРП (январь 1910 г.) - из ЦК партии. Богданов же и его сторонники в конце 1909 г. образовали группу "Вперед", которую Ленин охарактеризовал как фракцию "карикатурных большевиков" . Стремление Богданова на основе группы "Вперед" создать организацию для культурного воспитания пролетариата оказалось тщетным.
Во время первой мировой войны Александр Александрович был мобилизован в действующую армию и год пробыл на фронте врачом. После Октябрьской революции (1917 г.) Богданов стал членом Коммунистической академии, читал лекции по экономике в Московском университете. В этот период выступал против политики большевиков, главным образом в области культуры. В 1918 года он стал идеологом Пролеткульта, участвовал в организации «Пролетарского университета».
А. А. Богданов первым оценил огромные перспективы, которые открывает перед человечеством овладение атомной энергией, и те опасности, которые таит ее неконтролируемое использование. Он предупреждал, что достижения науки о строении материи могут привести к тому, что "у милитаризма враждебных друг другу наций оказались бы в руках истребительные орудия невиданной силы, и вся планета в несколько месяцев была бы опустошена". Применение атомной энергии, считал он, должно осуществляться лишь силами общечеловеческого коллектива.
В последние годы жизни А. А. Богданов активно работал директором основанного им в 1926 г. первого в мире Института переливания крови. Метод трансфузии (переливания крови) он рассматривал как возможность применения в медицине положений, развиваемых "всеобщей организационной наукой", как средство повышения жизнеспособности организма, продления человеческой жизни. Решение научно-экспериментальных задач Института было сопряжено с известным риском. Богданов считал возможным проводить наиболее рискованные опыты только на самом себе. Двенадцатый эксперимент закончился для него трагически - тяжелой болезнью и смертью 7 апреля 1928 г.
Соч.: Революция и философия, СПБ, 1905; философия современного естествоиспытателя, в кн.: Очерки философии коллективизма, сб. 1, СПБ, 1909; Борьба за жизнеспособность, [M.L 1927; Пределы научности рассуждения (Доклад...), «Вестник Коммунистической Академии», 1927, кн. 21, с. 244‒ 290.