Избирался депутатом Верховного Совета СССР, где являлся старейшим по возрасту.
Родился в семье техника. В 1875 окончил гимназию и поступил на Отделение естественных наук физико-математического факультета в Киевский университет.
После ареста по подозрению в покушении на киевского прокурора студента Киевского университета Подольского, в февраля 1878 года начались студенческие беспорядки, в центре которых оказался А. Н. Бах. Тридцать студентов, в том числе и Бах, были уволены из университета на три года без права поступления в другие высшие учебные заведения. В ссылке А. Н. Бах пробыл свыше трех с половиной лет, сначала в Белозерске Новгородской губернии, а затем в Новомосковске и Бахмуте Екатеринославской губернии, куда его перевели по болезни.
В январе 1882 года он возвратился в Киев и снова стал студентом Киевского университета. Но в феврале 1883 он забросил учебу и вступил в революционное подполье, Киевскую организацию партии «Народная воля». Для облегчения революционной агитации в народных массах принял православие.
В марте 1885 года, спасаясь от неминуемого ареста А. Н. Бах уехал из России. Жил в эмиграции сначала во Франции, США, Швейцарии, где успешно занимался научной деятельностью.
Летом 1890 г. А. Н. Бах женится на 19-летней Александре Александровне Червен-Водали.
25 мая 1917 года вместе с женой отправился из Женевы в Россию, и 18 июня прибыл в революционный Петроград.
В 1918 А. Н. Бах организовал Центральную химическую лабораторию при ВСНХ РСФСР, преобразованную в 1931 году в физико-химический институт им. Л. Я. Карпова, директором которого он был был до конца жизни. В конце 1920 года по инициативе А. Н. Баха был создан Биохимический институт Наркомздрава с медицинским уклоном. В 1936 году по его же инициативе создается первый всесоюзный журнал «Биохимия», редактором которого он становится.
С 1928 возглавлял Всесоюзную ассоциацию работников науки и техники. В 1935 организовал совместно с А. И. Опариным Институт биохимии АН СССР, был его директором (с 1944 институт носит имя Баха). С 1932 г. президент Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. В 1939—1945 академик-секретарь Отделения химических наук АН СССР.
Являлся старейшим членом Академии наук. В 1939 году именно он внёс предложение об избрании Сталина почётным членом Академии наук:
Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
В честь А. Н. Баха названа улица в Киеве (Днепровский район), Золотоноше , Днепропетровске (Жовтневый район Днепропетровска), в Нижнем Новгороде