Родился 17 марта 1959 г. Его отец – Рэм Александрович Белоусов (1926-2008), советский экономист, участник разработки косыгинской экономической реформы в середине 1960-х гг. Заведовал кафедрой управления социально-экономическими процессами Академии общественных наук при ЦК КПСС, в последние годы был профессором Российской академии государственной службы при президенте РФ.
В 1981 г. Андрей Белоусов с отличием окончил экономический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова по специальности "экономист-кибернетик".
В 1986 г. в Центральном экономико-математическом институте Академии наук СССР защитил диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук по теме "Имитационный подход к моделированию взаимосвязанных процессов формирования и использования оборотных средств".
Доктор экономических наук. В 2006 г. в Институте народнохозяйственного прогнозирования Российской академии наук (РАН) защитил диссертацию по теме "Противоречия и перспективы развития системы воспроизводства российской экономики".
В 1981–1986 гг. работал стажером-исследователем, младшим научным сотрудником Центрального экономико-математического института АН СССР.
С 1986 по 1990 г. – младший научный сотрудник, научный сотрудник, старший научный сотрудник Института экономики и прогнозирования научно-технического прогресса АН СССР.
В 1990–2006 гг. работал старшим научным сотрудником, заведующим лабораторией Института народнохозяйственного прогнозирования РАН.
С 2000 по 2006 г. – генеральный директор Центра макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования и одновременно внештатный советник председателей правительства РФ Михаила Касьянова и Михаила Фрадкова. Сотрудничал с Центром стратегических разработок в подготовке программы развития России до 2010 г. (совет Центра возглавлял министр экономического развития и торговли РФ Герман Греф). Андрей Белоусов - сторонник активного участия государства в управлении экономикой, путем перераспределения ресурсов (капитала, трудовых ресурсов, энергии и др.) между различными отраслями народного хозяйства. Выступал в поддержку "индустриальной модернизации" российской экономики.
С 6 февраля 2006 г. по 17 июля 2008 г. Андрей Белоусов занимал пост заместителя министра экономического развития и торговли РФ (с 12 мая 2008 г. - замминистра экономического развития РФ). До сентября 2007 г. ведомство возглавлял Герман Греф, затем - Эльвира Набиуллина.
В 2008–2012 гг. Андрей Белоусов был директором Департамента экономики и финансов Аппарата правительства РФ.
С 21 мая 2012 г. по 24 июня 2013 г. – министр экономического развития РФ в правительстве Дмитрия Медведева. В это же время являлся управляющим от России в Европейском банке реконструкции и развития и заместителем управляющего от РФ в Международном банке реконструкции.
24 июня 2013 г. перешел на работу в Администрацию президента РФ, где до 21 января 2020 г. занимал должность помощника президента РФ Владимира Путина по экономическим вопросам (переназначен 13 июня 2018 г.). В августе 2018 г. большой резонанс вызвала идея Андрея Белоусова об изъятии сверхдоходов в размере 513 млрд руб. ежегодно у 14 крупных предприятий горно-металлургической и химической отраслей, которые их получали благодаря благоприятной внешнеэкономической конъюнктуре. Это предложение он обосновывал тем, что ставка налогов в этой отрасли ниже, чем у нефтяных компаний. Однако в правительстве эту идею отклонили. Позже было объявлено, что вместо изъятия сверхдоходов бизнес будет участвовать в крупных и значимых для государства инвестиционных проектах. Всего было выбрано к исполнению 250 таких проектов на сумму 12 трлн руб.
С 17 июня 2015 г. по 29 сентября 2018 г. был председателем совета директоров нефтяной компании "Роснефть".
С 21 января 2020 г. - первый заместитель председателя правительства РФ Михаила Мишустина. С 30 апреля по 19 мая 2020 г., на время госпитализации Михаила Мишустина с коронавирусной инфекцией, Андрея Белоусов исполнял обязанности председателя правительства РФ.
В качестве первого вице-премьера курирует разработку основных направлений социально-экономического развития РФ, государственных и федеральных целевых программ, работу по достижению национальных целей развития РФ и по реализации нацпроектов, проведение единой финансовой, кредитной и денежной политики. Занимается вопросами внешнеэкономической деятельности и внешней торговли, участия России во Всемирной торговой организации, госполитики в сферах регулирования деятельности естественных монополий, государственной статистической деятельности, транспорта, противодействия санкциям. Отвечает за деятельность институтов развития, реализацию инвестиционных проектов, регулирование прав на интеллектуальную собственность. Непосредственно курирует нацпроекты "Производительность труда и поддержка занятости", "Малое и среднее предпринимательство и поддержка индивидуальной предпринимательской инициативы", "Международная кооперация и экспорт". С ноября 2021 г. в сферу его компетенции вошли также "вопросы адаптации российской экономики к глобальному энергопереходу", координация работ по низкоуглеродному развитию. С июля 2022 г. курирует развитие технологий создания высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем управления в отрасли, а также транспортной техники нового поколения. С октября 2022 г. координирует развитие сквозных технологий и отвечает за развитие перспективных космических систем и сервисов.
Член Совета при президенте РФ по стратегическому развитию и национальным проектам, также является заместителем председателя его президиума (с июля 2018 г.).
Руководит правительственными комиссиями по повышению устойчивости развития российской экономики, по экономическому развитию и интеграции, по транспорту (с 2020 г.), по вопросам развития авиационных беспилотных систем (с 2023 г.).
Заместитель председателя Координационного совета по борьбе с распространением новой коронавирусной инфекции на территории Российской Федерации (с 14 марта 2020 г.).
Председатель совета директоров РЖД (с апреля 2020 г.).
Член ученого и диссертационного советов Института народнохозяйственного прогнозирования РАН. Входит в редакционный совет журналов "Проблемы прогнозирования" и "Форсайт".
Являлся заместителем председателя Экономического совета при президенте РФ (20012-2018). Входил в состав Военно-промышленной комиссии РФ (с 10 сентября 2014 г. по 5 октября 2020 г.).
Был членом наблюдательного совета госкорпорации "Росатом" (2007-2012).
Согласно опубликованной декларации о доходах и расходах в 2013 г. заработал 5 млн 952 тыс. руб., супруга – 2 млн 53 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2014 г. составила 8 млн 369 тыс. руб., супруги – 1 млн 853 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2015 г. составила 7 млн 57 тыс. руб. Сведения о доходах супруги в декларации не указаны.
Сумма декларированного дохода за 2016 г. составила 7 млн 568 тыс. руб., супруги - 7 млн 957 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2017 г. составила 7 млн 564 тыс. руб., супруги - 10 млн 379 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2018 г. составила 7 млн 675 тыс. руб., супруги - 11 млн 164 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2019 г. составила 9 млн 426 тыс. руб., супруги - 11 млн 227 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2020 г. составила 31 млн 651 тыс. руб., супруги - 61 млн 603 тыс. руб.
Сумма декларированного дохода за 2021 г. составила 29 млн 724 тыс. руб., супруги - 129 млн 212 тыс. руб.
Действительный государственный советник РФ I класса (2011).
Награжден орденом Почета (2009). Отмечен благодарностью президента (2005) и правительства РФ (2009).
Заслуженный экономист РФ (2007).
Член-корреспондент Российской академии естественных наук (1997).
Автор книги "Эволюция системы воспроизводства российской экономики: от кризиса к развитию" (2006).
Хобби – история живописи.
Занимается атлетическим фитнесом.