Родился 29 марта 1947 г. в селе Ольгинка Северо-Казахстанской области Казахской ССР (ныне Республика Казахстан).
В 1969 г. с отличием окончил Оренбургское высшее военное авиационное училище летчиков им. Ивана Полбина, получив специальность летчика-инженера и звание лейтенанта.
Затем служил в военно-морской авиации Балтийского флота. С июня 1969 г. - старший летчик 759-го отдельного минно-торпедного авиаполка, с октября 1971 г. - помощник командира корабля, правый летчик 240-го гвардейского морского ракетоносного авиаполка, с августа 1973 г. - командир корабля 15-го отдельного дальнего разведывательного авиаполка. Также проходил службу на военном аэродроме Чкаловск (г. Калининград).
Военный летчик I класса (1973), летчик-испытатель III класса (1979), инструктор парашютно-десантной подготовки ВВС (1979). Освоил более десяти типов самолетов (в т. ч. Ил-28, Ту-16, Ту-22 и др.), налетал около 2 тыс. часов, выполнил более 130 прыжков с парашютом.
22 мая 1978 г. приказом главнокомандующего ВВС СССР Александр Викторенко был зачислен слушателем-космонавтом в отряд Центра подготовки космонавтов (ЦПК) им. Ю. А. Гагарина.
С октября 1978 г. по июль 1979 г. обучался в Центре испытания авиационной техники и подготовки летчиков-испытателей в г. Ахтубинске (Астраханская обл.), где получил квалификацию летчика-испытателя для участия в программе "Буран".
В октябре 1979 г., проходя общекосмическую подготовку в ЦПК, во время тренировки в барокамере Александр Викторенко был поражен ударом тока и при падении получил сильное сотрясение мозга. После травмы смог восстановиться и вернуться к тренировкам. 24 февраля 1982 г. ему была присвоена квалификация космонавта-испытателя.
В 1982-1986 г. проходил подготовку в составе группы международных космических программ. С июля 1988 г. был командиром 4-й группы, а с апреля 1990 г. - командиром 1-й группы отряда космонавтов ЦПК.
В свой первый полет в космос Александр Викторенко отправился 22 июля 1987 г. в качестве командира экипажа экспедиции посещения советской (впоследствии российской) орбитальной станции "Мир". Стартовал на корабле "Союз ТМ-3" вместе с первым космонавтом Сирии Мухаммедом Фарисом и членом второй основной экспедиции Александром Александровым (был отправлен на станцию на замену Александру Лавейкину, у которого обнаружились проблемы со здоровьем). Спустя почти восемь суток, 30 июля, Викторенко, Фарис и Лавейкин вернулись на "Союзе ТМ-2" на Землю.
С 6 сентября 1989 г. по 19 февраля 1990 г. был командиром корабля "Союз ТМ-8" и 5-й основной экспедиции на станцию "Мир" (бортинженер экипажа - Александр Серебров). В ходе полета Александр Викторенко пять раз выходил в открытый космос, участвовал в испытаниях нового скафандра "Орлан ДМА" и установки для перемещения космонавтов в безвоздушном пространстве.
С апреля 1990 г. был командиром 1-й группы отряда космонавтов ЦПК. Одновременно с января 1991 г. являлся инструктором-космонавтом-испытателем.
17 марта - 10 августа 1992 г. Александр Викторенко выполнил свой третий космический полет в качестве командира корабля "Союз ТМ-14" и 11-й основной экспедиции на "Мир". Стартовал с Александром Калери (бортинженер) и участником экспедиции посещения немцем Клаусом-Дитрихом Фладе. Работал на станции также с французом Мишелем Тонини, посетившим "Мир" с краткосрочной экспедицией 27 июля - 10 августа. В ходе полета Александр Викторенко выполнил один выход в открытый космос.
4 октября 1994 г. - 22 марта 1995 г. был командиром корабля "Союз ТМ-20" и 17-й основной экспедиции на "Мир". Стартовал с Еленой Кондаковой (бортинженер) и участником экспедиции посещения станции немцем Ульфом Мербольдом (вернулся на Землю на "Союзе ТМ-19" с членами предыдущей основной экспедиции).
Александр Викторенко имел квалификацию космонавта I класса (1992). В общей сложности за четыре орбитальных полета провел в космосе 489 суток, выполнил шесть выходов в открытый космос (суммарное время - 19 часов 39 минут).
30 мая 1997 г. приказом Минобороны РФ был уволен в запас в звании полковника ВВС и выбыл из отряда космонавтов ЦПК.
10 августа 2023 г. Александр Викторенко скончался на 77-м году жизни. Он будет похоронен на Федеральном военном мемориальном кладбище Минобороны России в подмосковных Мытищах.
Герой Советского Союза (1987). Летчик-космонавт СССР (1987).
Был награжден орденами Ленина (1987), Октябрьской Революции (1990), Дружбы народов (1992), "За заслуги перед Отечеством" III степени (1995), медалью "За заслуги в освоении космоса" (2011).
Герой Сирийской Арабской Республики (1987). Офицер (1988) и командор (1999) ордена Почетного легиона (Франция).
Почетный гражданин городов: Алеппо (Сирия), Байконур (Казахстан, 1987), Калининград (1988).