Получив домашнее образование поступил на 1-е отделение (историко-филологическое) философского факультета Санкт-Петербургского университета, окончив которое кандидатом в 1845 году, поступил на службу в Министерство иностранных дел. В 1848 году был направлен курьером в Неаполь; поездку за границу он использовал для продолжения своего образования, слушая лекции в Берлинском и Гейдельбергском университетах. Мог сделать блестящую дипломатическую карьеру, но после пятилетней службы в МИДе, перешёл в Министерство внутренних дел (1850—1853), а затем служил при Кабинете Его Величества (1853—1857).
Учредители археологическо-нумизматического общества. 1848 год.
В 1846 году стал одним из членов-учредителей Санкт-Петербургского археологическо-нумизматического общества, которое вначале уделяло больше внимание нумизматике. Инициировал раскопки на берегах Чёрного моря в древней Ольвии.
В 1848 году провёл исследование древностей на юге России и по его итогам издал на русском и французском языках труд «Исследования древностей южной России и берегов Чёрного моря» с атласом (издано в Санкт-Петербурге в 1851 году), который принёс ему широкую известность. Также посещал Крым с раскопками Херсонеса Таврического, Пантикапея. В 1851 году участвовал в раскопках на территории древнего Суздальского княжества, где открыл свыше 750 курганов. По результатам раскопок написал исследовательскую работу «Меряне и их быт по курганным раскопкам».
Граф А. С. Уваров (рис. из издания уваровского каталога, 1887 год.)
С 1852 года часто бывал в своём имении в селе Карачарово (ныне часть города Муром). В 1853 и 1854 годах занимался раскопками в Таврической губернии.
В связи с началом Крымской войны 19 мая 1855 года был определён в 122-ю Гороховецкую дружину ополчения Владимирской губернии в звании капитана согласно с § 26, п. 4а Положения о Государственном Подвижном ополчении[3].
В 1857 году учредил фонд в память С. С. Уварова и Уваровскую премию при Академии наук[4]. В это же время Уваров был избран руководителем отдела русской и славянской археологии.
В 1859 году был избран членом Общества любителей Российской словесности. Избрание произошло не сразу: предложенный С. А. Соболевским, он не был выбран 28 января 1859 года. Тогда М. П. Погодин «написал официальное письмо об Уварове к Хомякову» (тогдашнему председателю Общества) и в следующем же заседании (4 февраля) «он избран девятнадцатью голосами с одним чёрным».
В 1864 году в Москве основал Московское археологическое общество, возглавлял до своей кончины в 1884 года, финансируя на свои средства первые археологические съезды. В 1874—1884 годах был товарищем президента при Императорском историческом музее.
В 1875 году основал Первое общество железно-конных дорог, осуществлявшее расширение и обслуживание московской конки, а впоследствии и трамвайных линий[5].
Собрание богатейшего частного музея Уваровых в фамильной усадьбе Поречье (ныне посёлок Уваровка),[7] после революции 1917 года и национализации, было расформировано. В настоящее время предметы из Уваровских коллекций находятся в фондах ГИМ, ГМИИ, ГТГ и других музеях.
О существенных и второстепенных признаках народности могильных насыпей // Древности. Труды Московского археологического общества. Том III. — М., 1873. — С. 265—289.
Каталог собрания древностей графа Алексея Сергеевича Уварова: Отд. [1]—11 / [[Соч.] Гр. Уварова]. — Москва: Синод. тип., 1887. Выпуск VII [Монеты Воспорского царства и древнегреческих городов, находившихся в пределах нынешней России]. — Москва: тип. и словолитня О. Гербек, 1887. — X, 123 с., 4 л. ил.
Сергей Алексеевич (01.07.1862—02.02.1888)[6], окончил университетское отделение Катковского лицея, корнет Кавалергардского полка. Умер в Санкт-Петербурге, похоронен в Новодевичьем монастыре Москвы.[8]
Екатерина Алексеевна (род. и ум.1863).
Екатерина Алексеевна (1864—1953).
Фёдор Алексеевич (1866—1954), председатель Можайской земской управы, член Государственного совета по выборам. Был женат на графине Екатерине Васильевне Гудович (1868—1948), сестре А. В. Гудовича. После революции эмигрировали во Францию.
Игорь Алексеевич (1869—1934), бельский уездный предводитель дворянства, член Государственного совета по выборам.
Уваров, Алексей Сергеевич // Словарь членов Общества любителей российской словесности при Московском университете. — М.: Печатня А. Снегиревой, 1911. — С. 292.
Полякова М. А., Фролов А. И.Ревнители московских древностей: Алексей Сергеевич Уваров. 1825—1884. Прасковья Сергеевна Уварова. 1840—1924 // Краеведы Москвы. (Историки и знатоки Москвы): Сборник [В 3-х книгах; Кн. 2] / Сост.: Л. В. Иванов, С. О. Шмидт. — М.: Книжный сад, 1995. — С. 48—64. — 3000 экз. — ISBN 5-85676-039-5.
Погибшие святыни. — СПб., 1996.
Фролов А. И. Алексей и Прасковья Уваровы. Защитники московской старины. — М.: Москва : Московедение : Московские учебники, 2003. — 363, [4] с. : ил., цв. ил., портр., факс. — (Патриоты Москвы и России). — ISBN 5-7853-0289-6.