Алексей Октябринович родился в Свердловске и вел впоследствии достаточно активный образ жизни. После окончания университета, работая военным переводчиком, много путешествовал как по стране, так и вне ее. Первые свои кинематографические опыты совершает на Свердловской киностудии — работает там ассистентом, одновременно обучаясь на Высших курсах сценаристов и режиссеров.
Впоследствии Балабанов перебирается в Санкт-Петербург, где начинает сотрудничать с Сергеем Сельяновым и пробует себя в полном метре с экранизацией Сэмюэля Беккета «Счастливые дни». Позднее режиссер берется за не менее неподатливый материал — «Замок» Франца Кафки.
Но действительно широкая известность приходит к нему с выходом фильма «Брат» — смурной криминальной драмы о ветеране Чеченской войны Даниле Багрове (Сергей Бодров), после демобилизации отправляющемся в Петербург, чтобы там по вине брата (Виктор Сухоруков) стать наемным убийцей. В 1998-м выходит еще одна значительная работа Балабанова — картина «Про уродов и людей».
Любая работа режиссера приковывает внимание не только критиков, но и широкой публики. Военная драма «Война», виртуозная криминальная трагикомедия «Жмурки» и «Мне не больно» — каждый из этих фильмов был значимым событием русского кино. Балабанов — режиссер-мизантроп, умный, честный и предельно бескомпромиссный, что позволяло критикам сравнивать его с Сэмом Пекинпой и Робером Брессоном (благо со вторым у него достаточно схожий минималистичный повествовательный почерк).
Особую шумиху произвел его «Груз 200» — макабрический триллер о маньяке-милиционере, в лапы которого попадается девушка Лиза, в чьей жизни с этого момента начнется неподдельный кошмар. Изящно снятый, но в то же время жуткий, едва переносимый и, трудно не признать, несколько спекулятивный портрет эпохи.
В момент выхода своего «Кочегара» Алексей Октябринович дал КиноПоиску интервью, где сказал следующее: «Я рассказываю то, что я знаю. Я считаю, что кино нужно снимать искренне и от души. Это то, что ты чувствуешь, то, что ты переживал когда-то или сейчас переживаешь — неважно, но это должно быть интересно и максимально реалистично».
Его последний фильм «Я тоже хочу» был показан на 69-м Венецианском кинофестивале в секции «Горизонты».
Точная причина смерти на данный момент остается неизвестной. По предварительной информации, у режиссера произошел сердечный приступ.