Александр Дейнека родился в семье железнодорожника.
Первоначальное образование получил в Харьковском художественном училище (1915—1917) у А. М. Любимова и М. Р. Пестрикова. Молодость художника, как и многих его современников, была связана с революционными событиями. В 1918 работал фотографом в уголовном розыске, возглавлял секцию ИЗО Губнадобраза, оформлял агитпоезда, театральные постановки, участвовал в обороне Курска от белых. С 1919 по 1920 годах руководил художественной студией при Курском политуправлении и «Окнами РОСТа» в Курске.
Из армии был командирован учиться в Москву, во ВХУТЕМАС на полиграфическое отделение, где его педагогами были В. А. Фаворский и И. И. Нивинский (1920—1925). Большое значение в творческом становлении художника имели годы ученичества и общения с В. А. Фаворским, а также встречи с В. В. Маяковским. Творческий облик художника ярко и отчетливо проявился на первой же крупной выставке в 1924 (Первая дискуссионная выставка объединений активного революционного искусства), в которой он участвовал в составе «Группы трех» (совместно с А. Д. Гончаровым и Ю. И. Пименовым). В эти годы им была создана первая советская подлинно монументальная историко-революционная картина «Оборона Петрограда» (1928).
В 1930 году художник создал выразительные в цветовом и композиционном отношении плакаты «Механизируем Донбасс», «Физкультурница». В 1931 году появились очень разные по своему настроению и тематике произведения: «На балконе», «Девочка у окна», «Наемник интервентов».
Новый этап в творчестве художника начался в 1932 году. Самой значительной работой этого периода является картина «Мать» (1932). В эти же годы художником были созданы лирические произведения: «Ночной пейзаж с лошадьми и сухими травами» (1933), «Купающиеся девушки» (1933), «Полдень» (1932) и др. Наряду с работами лирического звучания появились и общественно-политические произведения: «Безработные в Берлине» (1933), наполненные гневом рисунки к роману «Огонь» А. Барбюса (1934).
С начала 1930-х годов обращается к теме авиации («Парашютист над морем», 1934), иллюстрации к детской книге летчика Г. Ф. Байдукова «Через полюс в Америку» (вышла в свет в 1938). Он написал ряд живописных работ, одна из самых романтических — «Будущие лётчики» (1937).
В 1935 году по приглашению Филадельфийского музея искусств, Американо-русского института и Всесоюзного общества культурной связи с заграницей посетил США, где прошла персональная выставка художника. Во время путешествия по США выполнил многочисленные зарисовки жизни американцев. Был приглашен редакцией журнала Vanity Fair сделать одну из обложек, вышедшей в январе 1936 года.
Иллюстрировал книги для издательств Москвы; рисовал, в том числе карикатуры, для журналов «Безбожник», «Прожектор», «Красная нива» и др. — средина 1920-х. Исполнял плакаты («Гуляй, работай, читай с охотой» (1929), «Механизируем Донбасс» (1930), «Превратим Москву в образцовый социалистический город пролетарского государства» (1931) и др.).
Историческая тема нашла своё воплощение в монументальных произведениях, посвящённых в основном дореволюционной истории. Художником были сделаны эскизы панно для выставок в Париже и Нью-Йорке (не реализовано). К числу наиболее значительных работ конца 1930-х — начала 1940-х относится «Левый марш» (1940).
В период войны жил в Москве и выполнял политические плакаты для мастерской военно-оборонного плаката «Окна ТАСС». В 1942 году совместно с художником Георгием Нисским совершил поездку на фронт под Юхнов. В это время создал напряженные и драматичные произведения. Картина «Окраина Москвы. Ноябрь 1941 года» (1941) — первая в этом ряду. Глубоким страданием проникнуто другое произведение — «Сгоревшая деревня» (1942). В 1942 году создал наполненное героическим пафосом полотно «Оборона Севастополя» (1942), которое явилось своего рода гимном мужеству защитников города. В 1944 году создал наполненную оптимизмом картину «Раздолье».
Академик АХ СССР (1947). Член президиума (с 1958), вице-президент (1962—1966), академик-секретарь (1966—1968) отделения декоративных искусств АХ СССР. Член Союза художников СССР.
Член-корреспондент Академии художеств Германской Демократической Республики (1964)
Файл:Russia stamp 2017 № 2305list.jpgПочтовая марка России, 2017 года, из серии «Чемпионат мира по футболу FIFA 2018 в России. Футбол в искусстве». На марке помещена репродукция картины А. А. Дейнеки «Футбол» (1928 год).А. А. Дейнека: [Каталог выставки]. — M., 1969;
Ненарокомова И. «Люблю большие планы…»: Художник Александр Дейнека. — М., 1987;
А. А. Дейнека: [Каталог выставки]. — M., 1989;
А. А. Дейнека: [Каталог выставки]. — M., 2001;
Kiaer Christina, Was Socialist Realism Forced Labour? The Case of Aleksandr Deineka in the 1930s., Oxford art journal, 28.03.2005;
Дейнека. Графика. — М.: Интерроса, 2009;
Якимович А. Дейнека и другие: свет и тьма в искусстве советской эпохи // Собрание шедевров: наследие и современность. — 2009. — № 2. — С. 76—85;
Дейнека. Живопись. — М.: Интерроса, 2010;
А. А. Дейнека. Живопись, графика, скульптура: [Каталог выставки],/ Тексты И. Вакар, И. Лейтес, Л. Бедретдинова, Е. Воронович, К. Кэр. — M.: ГТГ, 2010;
Воронович Е. Александр Дейнека: люблю спорт // Юный художник. — 2010. — № 8. — С. 11—15;
Aleksandr Deineka. Il maestro sovietico della modernità. Texts by Matteo Lafranconi, Elena Voronovich, Irina Vacar, Kirill Svetliakov, Christina Kiaer, Alessandro De Magistris. [Каталог выставки], Рим, 2011;
Епишин А. С. Русское? Советское? Космополитическое? Искусство Дейнеки // Собрание шедевров: наследие и современность. — № 3. Сентябрь. — М., 2011. — С. 28—37;
Дейнека. Монументальное искусство. Скульптура. — М.: Интерроса, 2012;
ALEKSANDR DEINEKA (1899—1969). An Avant-Garde for the Proletariat. Texts by Alessandro De Magistris, Ekaterina Degot, Manuel Fontán del Junco, Boris Groys, Fredric Jameson, Christina Kiaer and Irina Leytes. Fundación Juan March, Madrid, 2011;
EXHAUSTED HEROES: Ferdinand Hodler — Aleksandr Dejneka — Neo Rauch. [Каталог выставки], 2012;
Воронович Е. Александр Дейнека. Художник в Третьяковской галерее. — М., 2017.