Родился в городе Екатеринославе (ныне Днепропетровск). С ранних лет остался без родителей, воспитывался в Ивановском и Мелекесском детских домах в Ульяновской области. После окончания 7 классов работал помощником воспитателя в Уфимской трудовой колонии. Место рождения Матросова ставится некоторыми исследователями под сомнение, приводится версия, согласно которой герой родился в маленькой деревушке Кунакбаево в Башкирии. Согласно этой версии его настоящее имя Шакирьян Мухамедьянов, а фамилию Матросов он получил в детском доме. С сентября 1942 года начал учёбу в Краснохолмском пехотном училище. В ноябре оно было отправлено на Калининский фронт. Служил в составе 2-го отдельного стрелкового батальона 91-й отдельной Сибирской добровольческой бригады имени И. В. Сталина (позже 254-й гвардейский стрелковый полк 56-й гвардейской стрелковой дивизии, Калининский фронт). 27 февраля 1943 года года 2-й батальон получил задачу атаковать опорный пункт в районе деревни Чернушки (Локнянский район Псковской области). Как только советские солдаты прошли лес и вышли на опушку, они попали под сильный пулемётный огонь противника — три пулемёта в дзотах прикрывали подступы к деревне. Один пулемёт подавила штурмовая группа автоматчиков и бронебойщиков. Второй дзот уничтожила другая группа бронебойщиков. Но пулемёт из третьего дзота продолжал обстреливать всю лощину перед деревней. Попытки заставить его замолчать не увенчались успехом. Тогда в сторону дзота пополз рядовой Матросов. Он подобрался к амбразуре с фланга и бросил две гранаты. Пулемёт замолчал. Но как только бойцы поднялись в атаку, пулемёт снова ожил. Тогда, согласно официально принятой версии событий, Матросов поднялся, рывком бросился к дзоту и своим телом закрыл амбразуру. Ценою своей жизни он содействовал выполнению боевой задачи подразделением. Этот подвиг стал символом мужества и воинской доблести, бесстрашия и любви к Родине. Звание Героя Советского Союза присвоено 19 июня 1943 года посмертно. Имя А.М. Матросова как человека, которому присвоено звание Героя Советского Союза, значится в списке бывших заключенных ГУЛАГа, удостоившихся этой чести.
Согласно одной из версий, Матросов действительно пробрался к пулемётному гнезду и пытался расстрелять пулеметчика через отдушину или занавесить амбразуру шинелью, но по какой-то причине непреднамеренно упал на амбразуру (оступился или был ранен), временно закрыв тем самым пулеметчику обзор. Воспользовавшись этой заминкой, батальон смог продолжить наступление.