Родился он в деревне Кунакбаево Тамьян-Катайского кантона Башкирской АССР (ныне Учалинского района Республики Башкортостан) 5 февраля 1924 года. Фамилию Матросов он взял в бытность свою беспризорником (после того как убежал из дома после нового брака отца) и записался под ней при определении его в детский дом.
После начала Великой Отечественной войны Матросов неоднократно обращался с письменными просьбами направить его на фронт. В сентябре 1942 года был призван в армию и начал учёбу в Краснохолмском пехотном училище (под Оренбургом), но уже в январе 1943 года вместе с курсантами училища добровольцем в составе маршевой роты отправился на Калининский фронт.
27 февраля 1943 года 2-й батальон получил задачу атаковать опорный пункт в районе деревни Чернушки Локнянского района Калининской области (со 2 октября 1957 года — Псковской области). Как только советские солдаты прошли лес и вышли на опушку, они попали под сильный огонь противника — три пулемёта в дзотах прикрывали подступы к деревне. На подавление огневых точек были высланы штурмовые группы по два человека. Один пулемёт подавила штурмовая группа автоматчиков и бронебойщиков; второй дзот уничтожила другая группа бронебойщиков, но пулемёт из третьего дзота продолжал простреливать всю лощину перед деревней. Попытки подавить его не увенчались успехом. Тогда в сторону дзота поползли красноармейцы Пётр Огурцов и Александр Матросов. На подступах к дзоту Огурцов был тяжело ранен, и Матросов принял решение завершить операцию в одиночку. Он подобрался к амбразуре с фланга и бросил две гранаты. Пулемёт замолчал. Но как только бойцы поднялись в атаку, из дзота вновь был открыт огонь. Тогда Матросов поднялся, рывком бросился к дзоту и своим телом закрыл амбразуру. Ценою своей жизни он содействовал выполнению боевой задачи подразделения.
Похоронили героя в той же деревне. В 1948-м тело Матросова перезахоронили в Великих Луках (Псковская область).
19 июня 1943 года Президиум Верховного Совета СССР присвоил молодому красноармейцу звание Герой Советского Союза. 8 сентября того же года Народный комиссар СССР Сталин подписал приказ о зачислении Матросова (навечно) в 1-ю роту 254-го гвардейского стрелкового полка и присвоении этому полку имени погибшего героя. Матросов стал первым из всех советских воинов, которых навечно зачислили в списки части. В приказе подчеркивалось, что подвиг красноармейца Матросова – это пример мужества и героизма всем воинам Красной Армии.