Алексей Леонидович Дмитриев родился 8 декабря 1985 года в деревне Берёзовка Марийской АССР. В 2004 году окончил школу. Проходил военную службу по контракту в подразделениях Министерства обороны Российской Федерации. С марта 2011 года проходил военную службу в Пограничном управлении ФСБ России по Приморскому краю на различных должностях.

В период с февраля по март 2025 года участвовал в проведении мероприятий по охране российско-украинского участка государственной границы, проявляя при этом смелость и решительность. Старший прапорщик Алексей Дмитриев погиб 22 марта 2025 года в ходе боевых действий с противником, вторгшимся на территорию Российской Федерации.

Указом Президента Российской Федерации за мужество и героизм награждён орденом Мужества.