Окончил московскую математическую школу № 91 и МАИ.
Работал в Вычислительном центре Академии наук СССР, занимался проблемами искусственного интеллекта и распознавания речи. Там же, в 1984 году, разработал известную игру «Тетрис».
В 1988 году при поддержке фирмы Bullet-Proof Software организовал компанию AnimaTek (разработка игрового программного обеспечения), а в 1991 вместе с ней переехал в США.
В октябре 1996 г. перешёл в компанию «Майкрософт», где занимался разработкой головоломок Pandora’s Box. Покинул Майкрософт в 2005 году.
18 августа 2005 года WildSnake Software выпустила анонс о том, что Алексей Пажитнов присоединяется к этой компании и приступает к разработке новой серии игр.
7 марта 2007 года был удостоен награды Game Developers Choice Awards First Penguin Award .
24 июня 2009 года удостоен почетной награды LARA - Der Deutsche Games Award .