Родился 28 августа 1972 года в Курске.
В 1994 году окончил Воронежское высшее военное инженерное училище радиоэлектроники. В 2009 году с отличием окончил Российскую академию государственной службы при президенте Российской Федерации, а в 2013 году — прошел профессиональную переподготовку в Военной академии Генерального штаба Вооруженных сил Российской Федерации.
С 1994 по 1996 год — инженер Центрального узла комплексного технического контроля Военно-воздушных сил России.
С 1996 по 2013 год — проходил службу на различных должностях в Федеральной службе охраны. Обеспечивал участие президента России в различных мероприятиях как внутри страны, так и за границей, включая саммиты «Группы восьми», «Группы двадцати», ШОС, АТЭС и т.д.
С 2013 по 2016 год — заместитель начальника главного управления генерального штаба, начальник Главного штаба — первый заместитель главнокомандующего Сухопутными войсками, заместитель Министра обороны Российской Федерации.
2 февраля 2016 года назначен временно исполняющим обязанности губернатора Тульской области.
18 сентября 2016 года избран губернатором Тульской области.
14 мая 2024 года президент России Владимир Путин назначил Алексея Дюмина помощником президента Российской Федерации.
Генерал-полковник. Герой России. Награжден орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени с мечами, а также различными медалями.