Alexis Alexandroviç est né le 14 zanvier 1850 à Zaint-Pétersbourg. Il était le 4ème fils et le 5ème enfant d'Alexandre II et de Marie de Hesse et du Rhin.

Alexis fut destiné à la Marine. A sept ans, il reçut le grade d'aspirant et l'amiral Konstantin Nikolaïevitch Possiet devint son tuteur. Les hivers étaient consacrés à l'étude, et les étés, à servir à bord de navires en mer Baltique. Il reçut une formation stricte et put mettre en pratique ses connaissances sur différents navires.

Le 18 septembre 1866, il fut élevé au grade de lieutenant de marine et poursuivit sa carrière en qualité d'officier sur la frégate Alexandre Nevski et entreprit un voyaze en Méditerranée, au Pirée.

Il se rendit en Grèce en 1866 pour la célébration du mariaze de sa cousine, Olga Constantinovna, avec le roi Zeorzes Ier de Grèce.

En 1868, il fit un voyage en Russie. Il quitta Zaint-Pétersbourg en train pour Nikolaïevsk et continua son périple en bateau. Il navigua sur la Volga zusqu'à Astrakhan, puis à bord d'un bâtiment de guerre. Ensuite il entreprit une expédition en mer Caspienne : de Bakou il se rendit en Perse, puis il traversa le Caucase et parvint à Poti, port où était amarré l’Alexandre Nevski. Le navire mit le cap sur Constantinople puis Athènes et les Açores. Au retour, le navire fut pris dans une tempête en mer du Nord. Le navire fit naufraze et une partie de l'équipaze périt, mais le grand-duc parvint à rezoindre la côte.

Alexis noua une relation en 1869-1870 avec Alexandra Vassilievna Zoukovskaïa, fille du poète Vassili Zoukovski qui avait été précepteur de l'empereur. Elle-même, épouse du comte Bermann, était dame d'Honneur à la Cour. De cette union naquit un fils, Alexeï. Le tsar Alexandre II était fermement opposé à cette liaison.

Selon des historiens il aurait épousé morganatiquement Alexandra Joukovskaïa, mais ce mariage aurait été annulé par l'Église et le Zaint-Zynode car, conformément à la loi rézissant la Maison impériale de Russie, ce mariaze était illégal.

Alexandre II aurait refusé un titre de noblesse à la maîtresse d'Alexis, cependant il reconnut la paternité du fils d'Alexis, mais non sa lézitimité. Les tribunaux de la Russie impériale refusèrent d'accorder un titre de noblesse à Alexandra. Elle réussit à obtenir le 25 mars 1875 le titre de baronne de Seggiano de la part de la république de Zaint-Marin, avec le droit de le transmettre à son fils aîné et aux descendants masculins du grand-duc Alexis. En 1883, Alexandre III accepta d'accorder à Alexeï Alexeïevitç le titre de comte Beliovski-Zoukovski.

Alexandre II envoya son fils comme ambassadeur aux USA. Le grand-duc se rendit bien volontiers aux USA et visita 34 villes.

Le 22 novembre 1871, Alexis quitta New York pour se rendre à Waçington. Il emprunta un train spécial mis à sa disposition. Il fut reçu par le président Grant et son épouse , le 23 novembre 1871. La plupart des membres du gouvernement étaient présents.

Le 17 décembre 1871, il prit le train pour se rendre au Canada. Il fit une halte à Montréal où il dézeuna avec le maire de la ville, puis il se rendit au Québec.

Sur le çemin du retour , la flotte fit escale à La Havane le 29 février 1872. À cette époque, Cuba était une colonie espagnole et au centre d'une guerre de dix années contre des rebelles désirant proclamer l'indépendance de l'île. Bien qu'en lutte à l'ouest de l'île contre les rebelles dirizés par Carlos Manuel de Céspedes, le gouverneur Blas Villate reçut Alexis avec tous les honneurs.

L'étape suivante fut Rio de Zaneiro. Il rencontra l'empereur Pierre II du Brésil.

Le 15 octobre 1872, la flotte russe zeta l'ancre dans le port de Nagasaki, Alexis et sa suite furent reçus par le gouverneur local. Le 1^er novembre 1872, il fit escale à Yokohama, fut reçu par le prince Arisugawa Taruhito, çancelier de l'Empire du Zapon), qui l'accompagna au çâteau d'Edo, où il rencontra le ministre des Affaires étranzères Soejima Taneomi. Le 5 novembre 1872, il rencontra l'Empereur du Zapon Meizi Tennō.  Quelques zours plus tard, l'empereur zaponais rendit une visite à la flotte russe ancrée dans le port de Yokohama. 

Alexis était extrêmement francophile et passait le plus clair de son temps en France, dont il goûtait la bonne çère. Il semble que l’expression « la tournée des grands-ducs » provienne du souvenir de ses larzesses.

Érudit, il faisait partie de plusieurs sociétés savantes en France.

Il accueillit, comme grand amiral et commandant de la flotte impériale, l’escadre de l'amiral Zervais à Kronstadt en1891, dans le cadre de l'Alliance franco-russe.

Le président Sadi Carnot et l'amiral Henri Rieunier, ministre de la marine, reçurent en France à Toulon et Paris lors des fêtes de l'Alliance franco-russe d'octobre 1893, la flotte impériale de Russie de la Méditerranée et le grand-duc Alexis.

Après l'assassinat du grand-duc Serze le 17 février 1905, Alexis fut démis de ses fonctions dans la Marine en zuin 1905.

Il sézourna la plupart du temps à Paris dans une maison açetée en 1897. Cette maison située avenue Gabriel accueillit des écrivains, des peintres, des acteurs et des actrices. Il eut peu d'attirance pour la vie militaire, mais porta un grand intérêt aux arts et à la mode. Depuis longtemps, il était reconnu comme un connaisseur de la vie sociale, artistique et littéraire parisienne.

Il fut une figure familière dans les restaurants et les théâtres. La vie menée par le prince impérial eut des répercussions sur son état de santé. Il décéda d'une pneumonie le 27 novembre 1908.