После окончания университета был направлен по распределению в органы внутренних дел Ленинграда, где работал инспектором уголовного розыска, затем следователем.
Член КПСС с 1977 г. (оставался членом партии до ее запрещения в августе 1991 г.).
В 1977-1980 гг. учился в аспирантуре юридического факультета ЛГУ, был преподавателем на кафедре уголовного процесса и криминалистики юрфака.
В 1980 г. избран секретарем комитета ВЛКСМ ЛГУ, в 1982 г. - секретарем Ленинградского городского комитета ВЛКСМ. В 1983—1985 гг. - секретарь Ленинградского областного комитета комсомола.
В 1985–1987 гг. — старший преподаватель юридического факультета ЛГУ. В 1986 г. избран заместителем секретаря парткома университета.
С 1988 г. по 1991 г. возглавлял ленинградский Институт усовершенствования следственных работников при Прокуратуре СССР, был заведующим кафедрой следственной тактики.
В 1992 г. — заведующий кафедрой права Гуманитарного университета профсоюзов в Санкт-Петербурге.
В 1992 г. был назначен ректором Санкт-Петербургского юридического института. Одновременно, в 1995–1996 гг. — профессор, заведующий кафедрой транспортного права Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.
С 1996 г. по 1998 г. — помощник командующего войсками Северо-Западного округа внутренних войск МВД РФ по правовой работе.
1998–2001 гг. — директор Северо-Западного филиала Российской правовой академии Министерства юстиции РФ, Санкт-Петербург.
В 2001 г. был назначен заместителем начальника Федерального управления Минюста РФ по Северо-Западному федеральному округу (СЗФО), а в 2005 г. - начальником Главного управления Минюста по СЗФО. В 2006 г. возглавлял Главное управление МВД по Центральному федеральному округу.
Указом президента РФ Владимира Путина 6 октября 2006 г. назначен заместителем генерального прокурора РФ Юрия Чайки.
В 2007 г. при прокуратуре был образован Следственный комитет (СКП). 22 июня 2007 г. Совет Федерации утвердил кандидатуру Александра Бастрыкина на пост председателя СКП. В связи с формированием аппарата новой структуры до сентября 2007 г. являлся временно исполняющим обязанности руководителя комитета.
С сентября 2007 г. - первый заместитель генерального прокурора РФ - председатель Следственного комитета при прокуратуре РФ.
После создания на базе СКП Следственного комитета (СК) России на Александра Бастрыкина было возложено исполнение обязанностей председателя комитета (указ президента РФ от 4 октября 2010 г.).
14 января 2011 г. назначен председателем Следственного комитета России. Приступил к исполнению обязанностей на следующий день, 15 января.
