Родился Беляев в Смоленске, в семье православного священника, в марте 1884. Отец — Роман Петрович Беляев, мать — Наталья Фёдоровна. У Беляева были брат Василий и сестра Нина, но один, будучи уже студентом, утонул, катаясь на лодке, а вторая умерла от болезни.
Беляев с детства занимался творчеством. Он играл на скрипке и на рояле, мог делать это часами. Также увлекался фотографией. Много читал.
Беляев был непоседливым ребенком, любил шутить, но однажды из-за этого повредил глаз, чем ухудшил себе зрение. Юноша пытался как-нибудь взлететь с сарая: мастерил планер, парашют из простыней, пытался взлететь при помощи веников, привязанных к рукам. Однажды неудачно упал на спину, что сказалось в будущем, ведь потом, с 35 лет он страдал от болей в спине, его даже парализовало на несколько месяцев.
Лет в 16-18 будущий писатель изобрел стереоскопический проекционный фонарь.
Отец хотел, чтобы сын продолжил его дело, отдал сына в духовное училие, после окончания которого, Беляев-младший попал в Смоленскую духовную семинарию. В июне 1901 года окончил её, но, на удивление, Беляев стал не священником, а атеистом.
С августа 1901 по март 1902 года играет в спектаклях в театре смоленского Народного дома.В июне 1902 года поступил в Демидовский юридический лицей в Ярославле. июне 1902 года поступил в Демидовский юридический лицей в Ярославле.
В июне 1902 года поступил в Демидовский юридический лицей в Ярославле. В январе 1905 года в связи со всероссийской забастовкой студентов занятия в лицее были прекращены, из-за этого Александру пришлось вернуться домой.
В 1905 года во время Первой русской революции Беляев принял участие в московских студенческих волнениях, строительстве баррикад и в дальнейшем поддерживал связь с группой социалистов-революционеров, в связи с чем находился под наблюдением губернского жандармского управления. В июне 1906 вернулся в лицей.
Летом 1909 закончил лицей, после чего вернулся в Смоленск, где начал заниматься юридической практикой. Получил известность хорошего юриста.Помимо этого Беляев подрабатывал, публикуя репортажи о театральных и музыкальных премьерах, критические заметки, очерки общественно-литературной жизни, в газете «Смоленский Вестник». Они выходили под псевдонимом «- В-la-f -» или подписью «Б.»
За защиту богатого клиента в 1911 Беляев получил хороший гонорар, из-за чего смог снять хорошую кватиру, купить картины, приобрести домашнюю библиотеку. В марте 1913 года он побывал во Франции, Италии, посетил Рим, Венецию, Неаполь, Флоренцию, Геную. Беляев смог полетать на гидроплане. Потом Беляев опубликовал записки об этом очерки об этом путешествии в Смоленском вестнике.
В 1908—1909 годах брак с Анной. В 1913 году он второй раз вступил в брак с Верой Былинской.
Под руководством Беляева в 1913 году учащиеся мужской и женской гимназий разыграли сказку «Три года, три дня, три минутки» с массовыми сценами, хоровыми и балетными номерами. В том же году Беляев и виолончелистка Ю. Н. Сабурова поставили оперу-сказку Григорьева «Спящая царевна». Сам он мог выступать и драматургом, и режиссёром, и актёром, создавал эскизы костюмов и декораций. Домашний театр Беляевых в Смоленске пользовался широкой известностью, гастролировал не только по городу, но и по его окрестностям. Несколько сезонов были сыграны в Москве. Однажды, во время приезда в Смоленск столичной труппы под руководством Станиславского, Беляеву удалось заменить заболевшего артиста — сыграть вместо того в нескольких спектаклях. В июле 1914 года в московском детском журнале «Проталинка» опубликована пьеса Беляева «Бабушка Мойра».
В 1915 году Беляев заболел костным туберкулёзом позвонков, осложнившимся параличом ног. Тяжёлая болезнь на шесть лет приковала его к постели, три из которых он пролежал в гипсовом корсете. Молодая жена ушла от него.Беляев переезжает в Ростов-на-Дону, где сотрудничает с ростовской газетой «Приазовский край» и публикует первый фантастический рассказ «Берлин в 1925 году». В поисках лечения Беляев с матерью и старой няней попал в Ялту. В больнице он начинает писать стихи. Беляев самообразовывается: изучает иностранные языки, медицину, биологию, историю, технику, читает много научной фантастики. В 1919 году встречает будущую жену Маргариту Константиновну Магнушевскую. В 1921 году мать Беляева умирает от голода. Летом 1921 года Беляеву изготовили целлулоидный корсет, и писатель смог ходить и работать в учреждениях Ялты. Сначала Беляев стал заведующим школы-колонии, потом его устроили на должность инспектора уголовного розыска, там он организовал фотолабораторию, позже пришлось уйти работать библиотекарем. В декабре 1921 года он венчается с Маргаритой Константиновной Магнушевской, а 22 мая 1923 года они регистрируют свой брак. Жизнь в Ялте была очень тяжёлой, и Александр Беляев, с помощью знакомой, в 1923 году перебрался с семьёй в Москву, где устроился на работу юрисконсультом.
С 1923 года Беляев работал в наркомате почт и телеграфов, также писал и публиковал очерки о истории радиотехники в журнале «Жизнь и техника связи». Это вдохновляет его на написание романа «Борьба в эфире (Радиополис)». Беляев начинает писать много. Печатает научно-фантастические рассказы, повести в журналах «Вокруг света», «Знание — сила», «Всемирный следопыт».В 1924 в семье Беляевых рождается старшая дочь Людмила. В 1924 году Беляев первый раз опубликовал рассказ «Голова профессора Доуэля» в журнале «Гудок», в 1925 году в журнале «Всемирный следопыт». В 1928 году «Голова профессора Доуэля» перерабатывается в роман «Воскресшие из мёртвых». В 1926 выходит первый сборник рассказов Беляева «Голова профессора Доуэля». Сам Беляев называл это произведение автобиографической историей, поясняя, что во время болезни он из-за паралича не чувствовал большей части своего тела, его жизнь была в какой-то степени похожа на жизнь головы Доуэля.
В Москве Беляев прожил до 1928 года; за это время им были написаны романы «Остров погибших кораблей» (публикуется частями во «Всемирном следопыте» с 1926 по 1927 год), «Последний человек из Атлантиды» (опубликована в 1925 году в журнале «Всемирный следопыт»), «Человек-амфибия» (печатается в 1928 году в московском журнале «Вокруг света», потом дважды выходит отдельной книгой в том же году), «Борьба в эфире» (в 1927 году напечатана журнальная версия под названием «Радиополис», через год опубликована под новым названием), «Властелин мира» (сокращённая версия опубликована в газете «Гудок» в 1926 году). Писал автор не только под своим именем, но и под псевдонимами А. Ром и Арбел.В декабре 1928 года Беляев с семьёй переехал в Ленинград, в квартиру на Можайской улице, и с этих пор становится профессиональным писателем. В 1929 году публикуется третье издание «Человека-амфибии», роман «Продавец воздуха» (в московском журнале «Вокруг света»), «Человек, потерявший лицо» (в ленинградском журнале «Вокруг света») повесть «Золотая гора» (в альманахе «Борьба миров»), отдельной книгой выходит роман «Властелин мира». 19 июля 1929 года в семье Беляевых рождается вторая дочь — Светлана.С 1928 года Беляевы живут в Ленинграде. Из-под пера писателя выходят новые романы и рассказы: «Властелин мира», «Подводные земледельцы», «Чудесный глаз».
Вскоре, Беляев переезжает в Киев, но там заболевают его дочери, Людмила умерла.Так как киевские издательства принимали рукописи только на украинском языке, в 1931 году семья вернулась в Ленинград и обосновалась в посёлке Щемиловка за Невской заставой
В 1930 году выходит роман «Подводные земледельцы». В 1931 году роман «Земля горит».
В январе 1932 года писатель вместе с женой Маргаритой, дочерью Светланой и тёщей Э.Ю. Магнушевской переезжает из Ленинграда в пригород Детское Село (ныне город Пушкин), в квартиру на улице Жуковской (ныне Жуковско-Волынская улица). Деревянный, обшитый вагонкой двухэтажный дом под № 15 стоял в самом конце улицы, неподалеку от железнодорожного вокзала. Две светлые комнаты Беляевых с окнами, выходящими на зеленый уютный двор, находились на втором этаже большой коммунальной квартиры, живя в которой, они не избегли типичных «прелестей» коммунального быта (мелкого воровства соседей, нескончаемых склок). Но в целом, проживание в Детском Селе имело больше положительных сторон.
Состояние здоровья Александра Романовича улучшилось, и он смог самостоятельно работать на пишущей машинке и ходить по издательствам. Но в это время в редакциях стали принимать фантастику как элемент, чуждый социалистическому строю, и публикации произведений этого жанра практически прекратились. Беляеву предлагали выбрать новые темы для творчества,но он отказывался. Из-за того, что у писателя не приняли ни одной рукописи для публикации, он был вынужден искать средства к существованию и в том же 1932 году уехал в Мурманск, но пробыл там с весны до осени 1932 года. Кроме работы юрисконсультом, Беляев также публиковал очерки в «Полярной правде», где выдвигал свои идеи благоустройства края. В частности, он предложил идею «аэроэлектростанции», которая должна соединять ветряк с насосом. Эта конструкция в ветреную погоду при простое должна была перекачивать воду из нижнего водоёма в верхний, а в безветренную — вращать гидротурбину посредством перетекания воды из верхнего водоёма в нижний. Также были предложены идеи озеленения города, для чего Александр Романович написал письмо директору Киевского акклиматизационного сада Украинской академии наук Н. Ф. Кащенко, проработавшему много лет в Сибири, и создания Мурманского зоопарка, где животные должны были жить в естественной полярной среде. Помимо этих очерков Беляев в облике рабкора А. Б. публиковал критические заметки в многотиражке механических мастерских «Севтралтреста» «Заполярный металлист», где указывал на недостатки города. В дальнейшем впечатления от жизни на Севере войдут в романы «Чудесное око» и «Под небом Арктики».
В 1933 году писатель сотрудничает с ленинградскими детскими журналами «Чиж» и «Ёж» и публикует роман «Прыжок в ничто». В 1934 году в газете «Литературный Ленинград» на этот роман выходит разгромная рецензия авторства Я. И. Перельмана. Также в конце июля 1934 года он встречается с Гербертом Уэллсом, приехавшим в Ленинград, и начинает переписку с Константином Эдуардовичем Циолковским. В 1935 году Беляев получил от Союза писателей две комнаты в бывшей квартире Бориса Житкова в Ленинграде на Петроградской стороне(Большой проспект, 51/2), а также становится постоянным сотрудником журнала «Вокруг света». Публикуется второе издание романа «Прыжок в ничто» с предисловием К. Э. Циолковского. В Ленинграде болезнь писателя обостряется, и почти три года он проводит снова закованным в гипс. Летом 1935 и летом 1936 годов писатель проходит лечение в санатории «Таласса» в Евпатории. 1936 году роман «Звезда КЭЦ» публикуется в ленинградском журнале «Вокруг света», а в 1937 году «Голова профессора Доуэля» печатают газета «Смена» и ленинградский журнал «Вокруг света». В 1937—1938 годах повесть «Небесный гость» публикуется в газете «Ленинские искры». В начале 1938 года, после одиннадцати лет интенсивного сотрудничества, Беляев покидает журнал «Вокруг света» и летом этого года вновь возвращается в Детское Село, которое в то время уже переименовали в город Пушкин.
Во дворе кинотеатра «Авангард», стоит скромный трехэтажный дом — Конюшенная улица, 19, в котором жил и работал с 1939 по 1942 г. выдающийся писатель-фантаст А.Р. Беляев .В этом доме он проживал со своей третьей супругой Маргаритой Константиновной урожденной Магнушевской (1895-1982) и дочерью Светланой ( р.1929).
На главном фасаде мраморная мемориальная доска: «В этом доме с 1938 года по 1942 год жил писатель-фантаст Александр Романович Беляев».Разрушенный в годы Великой Отечественной войны, дом восстановлен. До войны он был четырехэтажным, квартира писателя находилась в третьем этаже. При восстановлении дома в 1951 г. была немного изменена внутренняя планировка.
10 февраля 1938 года «Литературная газета» поддерживает писателя и возмущается отношением Союза писателей к положению Беляева, связанному с болезнью и проблемами с публикациями. 15 мая 1938 года Беляев публикует статью «Золушка» о бедственном положении современной ему фантастики. В 1938 году выходят три книги писателя: новая редакция «Человека-амфибии» и роман «Голова профессора Доуэля» публикуются в Ленинграде, «Прыжок в ничто» — в Хабаровске. Кроме того, журнал «В бой за технику!» в апреле 1938 года начал печатать роман «Под небом Арктики», ленинградский журнал «Вокруг света» с июля по декабрь печатает повесть «Лаборатория Дубльвэ». В 1939 году в журнале «Молодой колхозник» опубликована повесть «Замок ведьм». В 1940 году публикуются «Человек, нашедший своё лицо» (переделанный роман 1929 года «Человек, потерявший лицо») и новая редакция «Звезда КЭЦ». Делаются попытки первой экранизации — по заказу Одесской киностудии идёт работа над сценарием кинофильма «Когда погаснет свет».
14 июня 1941 года, незадолго до Великой Отечественной войны, в издательстве «Советский писатель» вышла последняя прижизненная книга Беляева — сигнальный экземпляр романа «Ариэль»
Незадолго до войны писатель перенёс очередную операцию, был полулежачим больным, поэтому на предложение эвакуироваться он ответил отказом. С началом войны Беляев пытается безуспешно опубликовать фантастический рассказ «Чёрная смерть» о неудавшейся подготовке фашистскими учёными бактериологической войны. Он посылает рукопись в газету «Красная звезда» и журнал «Ленинград», но ему отвечают отказом. В это время он продолжает работать сотрудником газеты «Большевистское слово» (г. Пушкин Ленинградской области), его последняя публикация датирована 26 июня 1941 года в газете «Большевистское слово» № 76 (502). До конца жизни продолжал работать, что подтверждается частично сохранившимся архивом (л.д.117-121, т.1).
Город Пушкин (бывшее Царское Село, пригород Ленинграда), где жил в последние годы А. Беляев с семьёй, был оккупирован фашистами 17—19 сентября 1941 года. Александр Романович Беляев умер от голода на 58-м году жизни. Большинство источников указывают дату смерти писателя 6 января 1942.
Беляев был научным фантастоми часто писал о событиях или изобретениях будущего. Что-то и в правду случилось,хотя при жизни писателя его идеи часто расценивали как «научно несостоятельные» и «лишённые познавательного значения В своих научно-фантастических романах Александр Беляев предвосхитил появление огромного количества изобретений, хотя при жизни писателя его идеи часто расценивали как «научно несостоятельные» и «лишённые познавательного значения» Часть из них связана с освоением моря: подводные поселения и фермы, подводная съёмка и телевидение, ранцы-буксировщики для пловцов(«Подводные земледельцы», «Чудесное око»). Другая — с освоением космоса: пилотируемые космические полёты, выход в открытый космос, полёт на Луну и орбитальные станции («Звезда КЭЦ», «Прыжок в ничто. Также предсказаны достижения в биологии и медицине: создание новых органов человека, сохранение жизнедеятельности изолированных органов, трансплантология, операции на хрусталике, пластическая хирургия, управление настроениями и действиями живого организма, регулирование роста через воздействие на эндокринную систему, препараты, снимающие утомление и стимулирующие умственную деятельность, замораживание как способ временно приостановить биологическое функционирование («Человек-амфибия», «Голова профессора Доуэля», «Человек, потерявший лицо»). Кроме того: радиолокатор, интроскоп/интравизор («Борьба в эфире»), беспилотные летательные аппараты,Властелин мира»); микробиологическое производство («Вечный хлеб»), искусственная шаровая молния.