Родился в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург). Когда Андрею было три года он с родителями переехал в Чернигов.
Воспитанник черниговского футбола. В возрасте 13 лет поступил в футбольную академию киевского Динамо в Киеве, но не выдержав конкуренции через год вернулся в Чернигов.
В «Динамо» перешёл из футбольного клуба «Десна» (Чернигов) в январе 2007 года. Дебютировал в главной команде «Динамо» 11 мая 2008 года в матче против полтавской «Ворсклы». Стал игроком основного состава «Динамо», когда главным тренером стал Валерий Газзаев. Газзаев преимущественно применял схему 4—3—3, в которой Ярмоленко играл на позиции нападающего слева. В тренировочных играх Газзаев несколько раз пробовал Ярмоленко на позиции левого защитника. Несмотря на эти пробы, Ярмоленко продолжил играть в атаке.
В официальных играх Ярмоленко поначалу многократно не забивал из выгоднейших положений. За это пресса много критиковала как его самого, так и Газзаева за то, что последний ставил Ярмоленко в основной состав. Несмотря на критику Газзаев продолжал доверять молодому игроку место на футбольном поле, а Ярмоленко прогрессировал в технике. После улучшения игры Ярмоленко его место в основном составе перестало оспариваться. Он остался игроком стартового состава и при Олеге Лужном, и при Юрии Сёмине.
В 2011 году Андрей принял участие в Молодежном Чемпионате Европы который проходил в Дании. Забил за календарный год, на внутренней арене 15 мячей, и три за национальную сборную. 29 декабря, в номере популярной газеты «Команда» были подведены итоги 17-го по счету ежегодного референдума по определению лучшего футболиста Украины уходящего года. В этом году признания коллег-игроков и тренеров команд премьер-лиги добился полузащитник киевского «Динамо» и сборной нашей страны Андрей Ярмоленко, набравший по итогам голосования 272 очка. В опросе газеты «Украинский футбол», по итогам которого определился лучший «Лучший игрок Украины-2011», Андрей занял 2-е место, уступив Андрею Воронину.
В составе сборной Украины дебютировал 5 сентября 2009 года в матче отбора к чемпионату мира 2010 года со сборной Андорры, и уже на 18й минуте отметился первым голом за сборную, матч окончился со счетом 5:0 в пользу сборной Украины. В товарищеском матче против сборной Уругвая, 2 сентября 2011 года забил самый быстрый гол в истории национальной сборной на 15-й секунде встречи.
Ярмоленко — футболист атакующего плана. Может играть на позиции нападающего либо позиции флангового полузащитника. Рабочая нога левая, в полузащите больше играет на левом фланге, однако предпочитает атаковать с правого фланга. По ходу часто меняется позициями с полузащитником на противоположном фланге. Тренеры отмечают большой объём работы выполняемый им на поле.
8 июля 2008 года Андрей Ярмоленко получил популярность у читателей сайта. Началось всё с интервью тогда главного тренера киевского Динамо Анатолия Демьяненко: «Кстати, мне тут недавно сообщили, что в 130-и километрах под Киевом наши селекционеры нашли мальчика, которого специалисты уже сейчас называют вторым Шевченко». Впоследствии Ярмоленко получил прозвище «Мальчик с 130 километра».
15 марта 2010 года после матча с полтавской «Ворсклой» Андрей Ярмоленко отказался от интервью под предлогом, что он «не футболист». Это вызвало новую волну шуток в его адрес.
Женат. Супруга Инна, по образованию — специалист по международным отношениям и дипломатии, работает директором американского благотворительного фонда. Четыре года жили в незарегистрированном браке. Официально оформили брак в октябре, торжественная церемония состоялась по окончанию футбольного сезона, 16 декабря 2011 года.
Командные
Личные
Откорректировано по состоянию на 26 марта 2012
Итого: 18 матчей / 7 голов; 7 побед, 6 ничьих, 5 поражений.
Откорректировано по состоянию на 1 марта 2012.