Александра Николаевна Пахмутова родилась 9 ноября 1929 года в поселке Бекетовка под Сталинградом (ныне Волгоград). В три с половиной года начала играть на фортепиано и сочинять музыку. В четырехлетнем возрасте написала свою первую пьесу «Петухи поют». Начавшаяся в июне 1941 года война прервала ее занятия в Сталинградской музыкальной школе. Несмотря на все трудности военного времени, Пахмутова в 1943 году поехала в Москву и была принята в Центральную музыкальную школу при Московской государственной консерватории (тогда она называлась Школа одаренных детей).

По окончании музыкальной школы в 1948 году Пахмутова поступила в Московскую государственную консерваторию, где занималась у выдающегося композитора профессора Виссариона Шебалина. В 1953 году она окончила консерваторию, а в 1956 году – аспирантуру, защитив диссертацию на тему «Партитура оперы М.И. Глинки "Руслан и Людмила"».

Больше всего Александра Пахмутова известна как композитор-песенник, написавший около 400 песен и музыки к фильмам. Ей принадлежат такие хиты, как: «Главное, ребята, сердцем не стареть!», «Беловежская пуща», «До свиданья, Москва!», «Нежность», «Орлята учатся летать», «И вновь продолжается бой», «Как молоды мы были», «Команда молодости нашей» и многие другие.

Среди авторов стихов песен Александры Пахмутовой выдающиеся поэты: Лев Ошанин, Михаил Матусовский, Евгений Долматовский, Роберт Рождественский и другие. Однако большинство песен были написаны в творческом союзе с Николаем Добронравовым, известным российский поэтом-песенником, мужем Александры Пахмутовой.

Ее песни исполняли и исполняют именитые артисты: Людмила Зыкина, Сергей Лемешев, Георг Отс, Муслим Магомаев, Иосиф Кобзон, Лев Лещенко, Эдуард Хиль и многие другие. Песни Пахмутовой были и остаются в репертуаре таких прославленных коллективов, как Краснознаменный ансамбль песни и пляски Российской армии им. А.В. Александрова, Государственный русский народный хор имени Пятницкого, Детский хор Гостелерадио, а также ансамблей «Песняры», «Самоцветы», «Надежда» и других.

Александра Пахмутова работает в разных музыкальных жанрах. Ей принадлежат и произведения для симфонического оркестра («Русская сюита», «Концерт для трубы с оркестром», увертюра «Юность», «Ода на зажжение огня», музыка для ансамбля колоколов и оркестра Ave Vita), и сочинения кантатно-ораториального жанра («Василий Теркин», «Прекрасная, как молодость, страна», кантаты для детского хора и симфонического оркестра «Красные следопыты»). На музыку Пахмутовой в Государственном академическом Большом театре и в Одесском государственном театре оперы и балета был поставлен балет «Озаренность».

Произведения композитора с успехом исполняются и за рубежом.

Выпущено несколько десятков авторских грампластинок Александры Пахмутовой. В 1995 году был выпущен компакт-диск «Как молоды мы были», а в 1996 году – диск «Зарево любви». В 2001 году вышел сборник песен для детей и юношества «Звездопад», а также сборник песен для детского хора на стихи Сергея Есенина «Земля моя златая». В 2005 году к 60-летию Победы была написана музыка к документальному сериалу «Великая Победа».

В течение многих лет Пахмутова являлась председателем Всесоюзной комиссии массовых музыкальных жанров. Более двадцати лет, начиная с 1968 года, возглавляла жюри Международного конкурса песни «Красная гвоздика». С 1968 по 1991 год была секретарем правления Союза композиторов СССР, с 1973 по 1995 год – секретарем правления Союза композиторов России. С 1969 по 1973 год была депутатом Моссовета, с 1980 по 1990 год – депутатом Верховного Совета РСФСР, избиралась членом Президиума Верховного Совета РСФСР.

В 1971 году ей было присвоено звание «Заслуженный деятель искусств РСФСР», 1 августа 1977 года – звание «Народный артист РСФСР», а 22 июня 1984 года – звание «Народный артист СССР».

Лауреат премии Ленинского комсомола (1967), Государственных премий СССР (1975, 1982), премии «Овация» в номинации «Живая легенда» (2001), премии "Российский Национальный Олимп" в номинации «Выдающийся деятель культуры» (2004). Лауреат премии Союзного государства России и Белоруссии в области литературы и искусства (2004). Герой Социалистического Труда (1990). Награждена орденом «За заслуги перед Отечеством» II степени (1999), белорусским орденом Франциска Скорины (2000).

В 1976 году именем Александры Пахмутовой была названа и официально зарегистрирована в Планетном центре в городе Цинциннати (США) малая планета №1889 между Марсом и Юпитером, открытая крымскими астрономами 20 февраля 1976 года.

Пахмутова живет и работает в Москве. Почетный гражданин Волгограда (1993), Братска (1994), Москвы (2000).