Генерал-майор, командир Клястицкого гусарского полка, художник-баталист. С 1806 года служил актуариусом в Коллегии иностранных дел, затем — в Государственной канцелярии. В 1812 году вступил в Московское ополчение. В звании поручика Сумского гусарского полка участвовал в сражениях под Островно, у Валутиной горы, при Бородино. 30 апреля 1813 года переведён в лейб-гвардии Гусарский полк, в составе которого участвовал в заграничном походе (1813—1814). С 15 декабря 1817 года — почётный член масонской ложи «Елизаветы к Добродетели». С 6 декабря 1827 года — командир Клястицкого гусарского полка; принимал участие в подавлении Польского восстания. 18 октября 1831 года произведён в генерал-майоры. А. И. Дмитриев-Мамонов был знаком и дружил с многими декабристами; после подавления восстания имел смелость просить о тех, кто был сослан или сидел в крепости. 7 октября 1835 года перешёл в статскую службу в Министерство внутренних дел, переименован в действительные статские советники. Во время Бородинского сражения непосредственно на поле боя сделал серию беглых зарисовок с натуры всего происходящего. Оставил много акварелей и рисунков, часть которых была издана Обществом поощрения художеств. Его этюды, посвящённые эпизодам Отечественной войны 1812 года, украшали залы Царскосельского дворца.