Автор работ по теории функций, педагогике и методике преподавания математики, истории науки. Автор многочисленных научно-популярных работ по математике.
Ученик Михаила Алексеевича Лаврентьева.
Алексей Иванович Маркушевич родился 20 марта (2 апреля) 1908 в городе Петрозаводске Олонецкой губернии Российская империи в семье младшего архитектора губернского правления.
В 1916 году семья переезжает в Семипалатинск. Там Маркушевич закончил среднее образование: в 1924 году он заканчивает общеобразовательные курсы по подготовке к поступлению в вуз, а в 1925 году — вечернюю школу. Уже в это время проявляется его любовь к математике.
В этом же году по направлению от Семипалатинского отдела народного образования Маркушевич поступает на физико-математическое отделение Среднеазиатского университета в Ташкенте. В 1930 году Алексей Иванович успешно окончил университет и был принят в заочную аспирантуру.
Осенью 1931 года Алексей Иванович поступает в аспирантуру Научно-исследовательского института механики и математики МГУ. Его научным руководителем стал Михаил Алексеевич Лаврентьев.
В начале 1935 года Маркушевич становится старшим научным сотрудником НИИ механики и математики МГУ, а в 1938 году — доцентом МГУ. С 1935 года преподаёт в Московском государственном университете.
В 1944 году получает степень доктора физико-математических наук.
В 1945 году избран членом-корреспондентом Академии педагогических наук РСФСР.
В 1946 году становится профессором.
В 1950 году становится действительным членом (академиком) Академии педагогических наук РСФСР и её вице-президентом (на этом посту с 1950 по 1958 годы, затем ещё раз в 1964—1967 годах).
С 1967 года — действительный член Академии педагогических наук СССР. Находился на посту вице-президента академии с 1967 по 1975 годы.
Последние годы жизни были омрачены скандалом, связанным с воровством средневековых европейских рукописей из ЦДАГА, основным покупателем которых оказался А. И. Маркушевич.
Скончался 7 июня 1979 года.
Основная сфера научных интересов Маркушевича — теория функций комплексного переменного (теория конформного отображения, теория приближенных функций).
Создал цикл работ по вопросам приближения, интерполяции и полноты, благодаря которым в теории аналитических функций стали широко использоваться методы функционального анализа, в частности теория линейных пространств.
Известны работы:
В 1934—1937, 1943—1947 годах — заведующий редакцией математики в Издательстве технико-теоретической литературы.
Выступал инициатором, участвовал в издании серий книг «Библиотека учителя», «Популярные лекции по математике».
В 1951—1952, 1963—1966 годах был в числе инициаторов и редакторов «Энциклопедии элементарной математики».
Один из инициаторов (в 1971—1978 — главный редактор) создания «Детской энциклопедии» в 12 томах.
Принимал участие в издании книги «Что такое? Кто такой?» в 3 томах для младших школьников.
При этом книги интересовали Маркушевича и с точки зрения их истории. Так, начиная с 1940-х годов, им была собрана личная библиотека. В 1976 году академик безвозмездно передал коллекцию инкунабул Государственной библиотеке СССР имени В.И. Ленина (с 1992 года — Российская государственная библиотека).
Маркушевич являлся сторонником реформирования преподавания математики в школе (1960-1970-е годы). Так, в 1960-е он принимал участие в создании новых школьных учебников по математике, разрабатывал теорию школьного учебника, работал над вопросами усовершенствования подготовки школьных учителей математики. Был председателем комиссии Академии наук СССР и Академии педагогических наук СССР, которая определяла содержание образования в средней школе.