Роден е на 5 април 1857 г. във Верона, Италия. Пълното му име е принц Александър Йозеф фон Батенберг.
Втори син на германския принц Александър фон Хесен-Дармщат от морганатичния му брак с полската графиня Юлия фон Хауке, руска придворна дама. Потомците им се наричат „фон Батенберг“ (по името на едно владение в Хесен), защото цар Александър II, женен за сестрата на принц Александър фон Хесен-Дармщад, е бил против този морганатичен брак.
Получава военно образование. Служи като младши лейтенант в Лейбдрагунски Хесенски полк.
На 20 годишна възраст, младият принц Александър фон Батенберг получава разрешение от император Александър II да постъпи в Руската армия. Участва в Руско-турската война (1877-1878) в състава на Лейбгвардейския Улански полк. Държи се достойно по време на похода на Предния Руски отряд (командир, генерал-лейтенант Йосиф Гурко) в Южна България. Награден с „Георгиевски кръст“ IV ст. (18 / 30 юли 1877 г.). След кратко завръщане в Санкт Петербург, отново е в България. Участва във военните действия през заключителния етап на войната.
Александър Батенберг става първият български княз след Освобождението на България, след като е избран от I Велико народно събрание на 17 април 1879 г. измежду трима кандидати. В изборната декларация народните представители изтъкват участието му в Освободителната война. На 26 юни същата година полага клетва в Търново и поема управлението. От 13 юли 1881 до 5 юли 1882 година България няма министър-председател и княз Александър I управлява при т. нар. „Режим на пълномощията“.
По негово време (1885 година) се прокламира и извоюва Съединението на Източна Румелия с Княжество България.