Родился в Петербурге в семье архитектора Н.Л. Бенуа. В 1885 - 1890 г.г. учился в гимназии К.И. Мая и посещал классы Академии художеств. В 1894 г. окончил юридический факультет Петербургского университета.
Написав в 1893 г. главу о русском искусстве для третьего тома "Истории живописи в XIX веке" Р. Мутера, вышедшего в 1894 г., заявил о себе как талантливый искусствовед.
В 1897 г., возвратившись из Франции, создал серию акварелей "Последние прогулки Людовика XIV", которая принесла ему известность как художнику.
И в дальнейшем Бенуа сохранял подобное двуединство, совмещая в себе художника и теоретика искусства.
С именем Бенуа связано возникновение в 1898 г. объединения "Мир искусства", одним из основателей которого он явился. Вместе с С. Дягилевым становится редактором и одноименного журнала. В 1901-1903 г.г. Бенуа также редактирует и журнал "Художественные сокровища России".
Перу Бенуа принадлежат многие книги, посвященные истории живописи и культуры вообще: "Русская живопись в XIX веке" (1901, 1902), "Путеводитель по картинной галерее Эрмитажа" (1911), "История живописи всех времен и народов" (серийное издание, 1910-1917) и др.
Творчество Бенуа-художника было, в основном, посвящено двум темам: "Франция эпохи "короля-солнца" и "Петербург XVIII - начала XIX в.". К ним он обращался как в своих исторических картинах, так и в пейзажных работах, выполненных с натуры в Петербурге и окрестных дворцах, либо во Франции, где Бенуа часто и подолгу бывал, в Версале. Эти же темы господствовали и в его театральных и книжных работам, которым художник, как и большинство "мирискусников", уделял много внимания.
Бенуа создал иллюстрации к "Пиковой даме" (1899, 1911) и "Медному всаднику" (1903-1922) А. Пушкина, выпустил книгу "Азбука в картинах Александра Бенуа" (1905). Театральная деятельность Бенуа началась в 1902 г. с оформления оперы Р. Вагнера "Гибель богов" для Мариинского театра. Для балета "Павильон Армиды" (1903) выполнил не только декорации, но сочинил либретто. В дальнейшем, увлечение художника балетом привело к тому, что по его инициативе была организована частная балетная труппа "Русские сезоны", начавшая в 1909 г. свои выступления в Париже. Бенуа занял в труппе пост директора по художественной части и оформил несколько спектаклей.
К балету И. Стравинского "Петрушка" (1911) Бенуа создал декорации, ставшие одним из высших достижений художника, а также написал либретто. Некоторое время вместе с К. Станиславским и В. Немировичем-Данченко Бенуа руководил Московским Художественным театром.
После революции Бенуа принимал участие в работе всяческих организаций, связанных, главным образом, с охраной памятников, а в 1918 г. стал хранителем Эрмитажа.
В 1926 г. художник эмигрировал во Францию, где, главным образом, работал в театре - сначала в парижской "Гранд-опера", а после Второй мировой войны - в "Ла Скала" в Милане.
С 1934 г. писал книгу мемуаров "Мои воспоминания". Умер 9 февраля 1960 г. в Париже.