старинному роду Одоевских, происходящих от князей черниговских. Сын кузенов Ивана Сергеевича и
Прасковьи Александровны Одоевских.Получил домашнее образование. Его литературные взгляды во многом совпадали с позицией А. С. Грибоедова,В. Ф. Одоевского, А. А. Бестужева-Марлинского, К. Ф. Рылеева, противостоявших сентиментально-меланхолическим тенденциям в литературе.
Служил в лейб-гвардии конном полку, корнет. Зимой 1824—1825 был принят в Северное общество декабристов; примкнул к его радикальной части. Участвовал в восстании на Сенатской площади 14 декабря 1825 года и после его разгрома был заключён в Петропавловскую крепость. В 1827—1837 отбывал каторгу и ссылку в Сибири. Затем, по приказу царя, отправлен рядовым в действующую армию на Кавказ (в Нижегородский драгунский полк), где сблизился с М. Ю. Лермонтовым и Н. П. Огарёвым. Имел репутацию умного, образованного и благородного человека; некоторые называли его даже «Христоподобною» личностью. Умер в 1839 от малярийной лихорадки. Лермонтов посвятил Одоевскому стихотворение «Памяти А. И. О.» («Я знал его: мы странствовали с ним…»).