Родился 23 декабря 1962 г. в г. Арзамас-75 Горьковской области (ныне Саров Нижегородской области).
В 1985 г. окончил радиофизический факультет Горьковского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ныне Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского), в 1998 г. - экономический факультет того же вуза.
В 1999 г. в Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского защитил диссертацию кандидата экономических наук по теме "Управление инвестициями в условиях формирования рыночных отношений. На примере промышленности Нижегородской области". В 2006 г. во Всероссийской академии внешней торговли Минэкономразвития РФ - докторскую диссертацию на тему "Экономическая дипломатия России в условиях глобализации".
В 1985-1987 гг. – инженер Горьковского научно-исследовательского приборостроительного института.
В 1987-1988 гг. – секретарь комитета Всесоюзного ленинского коммунистического союза молодежи (ВЛКСМ) Горьковского научно-исследовательского приборостроительного института.
С 1988 г. второй, с 1989 г. - первый секретарь Горьковского горкома ВЛКСМ. В 1989-1990 гг. в этом же горкоме вторым секретарем был Сергей Кириенко (впоследствии - премьер-министр РФ, глава "Росатома", первый замглавы Администрации президента РФ).
В 1992-2000 гг. – управляющий нижегородской социально-промышленной страховой компанией "Аваль".
С 1990 г. по 1993 г. - депутат городского совета народных депутатов г. Горький (с октября 1990 г. – Нижнего Новгорода).
В 1997 г. - советник губернатора Нижегородской области Бориса Немцова по вопросам страхования и инвестиций.
В 1997-2000 гг. - депутат Городской думы Нижнего Новгорода.
С 2000 г. стал сопредседателем Нижегородского регионального отделения общественно-политических объединений "Новая сила" (создано Сергеем Кириенко), затем "Союз правых сил" (СПС; сопредседатели Сергей Кириенко, Анатолий Чубайс, Егор Гайдар, Борис Немцов и Ирина Хакамада).
Во время президентских выборов 2000 г. был уполномоченным по проведению избирательной кампании кандидата на пост президента РФ Владимира Путина по Нижегородской области.
В 2000-2007 гг. - депутат Государственной думы РФ третьего и четвертого созывов.
31 мая 2000 г. депутатские полномочия лидера СПС Сергея Кириенко были досрочно прекращены в связи с назначением полпредом президента РФ в Приволжском федеральном округе. 23 июня 2000 г. его депутатский мандат был передан Алексею Лихачеву (первый подобный случай в истории Госдумы РФ). 28 июня 2000 г. Лихачев приступил к обязанностям депутата. Член фракции СПС, входил в комитет Госдумы РФ по экономической политике и предпринимательству.
7 декабря 2003 г. был избран депутатом Госдумы РФ четвертого созыва по Кстовскому одномандатному округу №121 (Нижегородская область). Выдвигался от СПС. Получил 34,94% голосов избирателей, ближайший соперник – представитель КПРФ Николай Рябов (14,82%). Член фракции "Единая Россия". Заместитель председателя комитета Госдумы РФ по экономической политике, предпринимательству и туризму Валерия Драганова.
В 2007-2008 гг. занимал должность советника министра экономического развития и торговли РФ (с 12 мая 2008 г. экономического развития) Эльвиры Набиуллиной.
С 2008 г. по 2010 г. – директор сводного департамента анализа и регулирования внешнеэкономической деятельности Минэкономразвития РФ.
С 29 июля 2010 г. – заместитель министра экономического развития РФ. Ведомство в этот период последовательно возглавляли Эльвира Набиуллина, Андрей Белоусов и Алексей Улюкаев.
С 13 февраля 2015 г. по 5 октября 2016 г.– первый заместитель министра экономического развития РФ Алексея Улюкаева.
5 октября 2016 г. указом президента РФ Владимира Путина назначен генеральным директором Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом". Сменил на этом посту Сергея Кириенко.
С 9 марта 2017 г. входит в состав Военно-промышленной комиссии РФ.
Действительный государственный советник РФ 1-го класса (2014).
Награжден орденами Дружбы (2010), Почета (2015), "За заслуги перед Отечеством" IV степени (2020). Отмечен благодарностью и Почетной грамотой президента РФ (2008, 2013).