В 1930 году А. И. Лактионов, П. С. Келлер и Н. Е. Тимков едут в Москву, где они познакомились с И. Э. Грабарем, М. В. Нестеровым, С. В. Малютиным.
Известные художники и педагоги, просмотрев студенческие работы, дали рекомендации для продолжения учёбы в Ленинградском государственном ИЖСА им. И. Е. Репина, (Академия художеств СССР), куда друзья и направились. В Ленинграде они пришли к И. И. Бродскому. Оказалось, что опоздали, набор студентов был уже завершен. Однако Бродский сверх набора взял к себе в мастерскую Александра Лактионова, а Николаю Тимкову и Петру Келлеру посоветовал приехать на следующий год.
Учился в Ленинградской Академии художеств у И. И. Бродского (1932—1938), затем в аспирантуре этой академии у И. Э. Грабаря (1938—1944); среди его наставников особое влияние на молодого художника оказал именно И. И. Бродский, которому рекомендовали Лактионова М. В. Нестеров и И. Э. Грабарь. Следуя девизу Бродского «Ближе к натуре!», Лактионов не только осваивал приёмы современной ему живописи, но и специально изучал технику письма старых мастеров.
С 1936 по 1944 год преподавал в ЛИЖСА, Ленинградском институте живописи, скульптуры и архитектуры (ныне Санкт-Петербургский государственный академический институт живописи, скульптуры и архитектуры имени И. Е. Репина).
С 1967 по 1970 год вёл занятия в Московском государственном заочном педагогическом институте. С 2006 года это Московский государственный гуманитарный университет имени М. А. Шолохова, будучи с 1968 года его профессором. Поддерживал дружеские отношения с известной семьёй родовых иконописцев Клещёвых. Известен главным образом как жанрист и портретист, хотя в наследии художника присутствуют выполненные на высоком уровне пейзажи и натюрморты.
Заслуженной популярностью пользуется его написанная в Загорске картина «Письмо с фронта» (1947, Третьяковская галерея), мастерски передающая цветовые и светотеневые свойства натурных планов, их переходы, а также настроение персонажей[5].
Известны произведения Александра Ивановича: «Портрет О. Н. Лактионовой» (1939), «Портрет И. И. Бродского» (1939—1940, квартира-музей И. И. Бродского), «Портрет Т. П. Мясоедовой-Бродской» (1939, Сочинский художественный музей), портреты актёров МХАТа В. И. Качалова, О. Л. Книппер-Чеховой, Н. П. Хмелёва (все — 1940), «Автопортрет» (1945), «Портрет архитектора В. Кирхоглани» (1946), «Портрет академика И. П. Бардина» (1952, Донецкий художественный музей), «Портрет Н. С. Хрущёва» (литография, 50-е годы XX века), «Портрет космонавта В. М. Комарова» (1967, Третьяковская галерея); «Курсанты выпускают стенную газету» (1938), «Натюрморт. Игрушки» (1949), «Девушка за вышиваньем» (пастель, 50-е годы XX века), «Узкое» (1951), «В новую квартиру» (1952, Донецкий художественный музей), «Обеспеченная старость» (1958—1960).
Могила А. И. Лактионова на Новодевичьем кладбище Москвы.
Александр Иванович Лактионов умер от болезни сердца в Москве 15 марта 1972 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище (участок № 2).
Лактионов-художник не забыт: одни его горячо почитают, другие убеждённо не приемлют. При этом развёрнутая посмертная персональная выставка мастера была организована пока единожды (в Москве, в Академии художеств СССР) — через десять лет после его кончины, более четверти века назад.
В настоящее время некоторые работы А. И. Лактионова экспонируются в музее Гуггенхайма.
В Москве, на ул. Тверской, д. 19, где он жил, установлена мемориальная доска с барельефом.