Александр Иванович Лактионов родился в Ростове-на-Дону 16 (29) мая 1910 года в семье кузнеца.
Учился в Ленинградской Академии художеств (1926—1929), а также в аспирантуре этой академии у И. Э. Грабаря (1938—1944); среди его наставников особое влияние на молодого художника оказал И. И. Бродский (1932—1938). Лактионов специально изучал технику письма старых мастеров.
Преподавал в институте живописи, скульптуры и архитектуры в Ленинграде (1936—1944) и в Московском заочном педагогическом институте (1967—1970, с 1968 года — профессор). Главным образом жанрист и портретист. Широко известна его картина «Письмо с фронта» (1947, Третьяковская галерея, 1948), передающая переживания советских людей в период Великой Отечественной войны 1941—1945.
Известны произведения Александра Ивановича: портрет В. И. Качалова (уголь, 1940), автопортрет (1945), портрет космонавта В. М. Комарова (1967) — все в Третьяковской галерея, «В новую квартиру» (1952, Донецкий художественный музей), «Обеспеченная старость» (1958—1960).
Александр Иванович Лактионов умер в Москве 15 марта 1972 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище (участок № 2).
В настоящее время некоторые его работы экспонируются в музее Гуггенхайма.