Алексей Василенко родился в г. Элисте. Окончил Академическое музыкальное училище при Московской консерватории, а затем и дирижёрско-хоровой факультет консерватории.
В 2008 г. выиграл стипендию DAAD для обучения оперно-симфоническому дирижированию в Высшей школе музыки г. Веймар у профессоров Н.Паске и Г.Калерта, диплом магистра получил в берлинском Университете искусств. В 2009-11 гг. был стипендиатом Дирижерского форума при немецком Музикрате. В 2015 г. учился по программе академического обмена в Консерватории Дж.Верди в Милане. Участник мастер-курсов Дж.Джельметти в академии Киджана в Сиене.
В 2012 г. в «Гензель и Гретель» Э.Хумпердинка с филармоническим оркестром г. Йена состоялся дирижёрский дебют А.Василенко в опере.
В сезоны 2015-2018 гг. он работает ассистентом главного дирижёра в Бохумском симфоническом оркестре и одновременно ассистентом профессора С.Слоана в берлинском Университете искусств, ответственным за оперные проекты Международной дирижёрской академии университета.
В рамках магистерской программы и концертной деятельности работал с такими коллективами как Немецкий симфонический оркестр (Берлин), Каммеракадемия Потсдам, симфоническими оркестрами Бохума, Бранденбурга, Франкфурта-на-Одере, Йены, Гельзенкирхена, Готы, Коттбуса, Теплице, Грайца, миланскими оркестрами Верди и «Pomeriggio musicale» и др. Регулярно сотрудничает с проектными ансамблями старинной и новой музыки в Берлине и Веймаре.
Участвуя в проектах франко-молдавской ассоциации Arc Musical-Historique, выступал с национальным Камерным оркестром респ. Молдова.
В 2015 году А.Василенко продирижировал берлинской премьерой оперы Б.Мартину «Три желания».
В качестве дирижёра-ассистента работал в оперных театрах Бонна, Веймара, Эрфурта, Санкт-Галлена, Коттбуса, а так же филармонических оркестрах Бранденбурга, Маастрихта, Щецина, Нюрнберга, Немецком симфоническом оркестре.
С 2016 г. занят в спектаклях концертной дирекции Ландграф и Вандеропер Бранденбург, где, в частности, подготовил к выпуску и дирижировал раритетным «Браконьером» А.Лорцинга и опереттой «У белого коня» Р.Бенацки. С 2018 г. сотрудничает с земельными молодежными оркестрами Шлезвиг-Гольштейна и Мекленбурга – Нижней Померании.
C декабря 2017 г. А.Василенко – постоянный приглашенный дирижёр в оркестре МТКЦ Павла Слободкина. В его послужной список входят выступления с такими мастерами русской исполнительской школы как П.Нерсесьян, Р.Замуруев и Я.Кацнельсон.
В 2019 г., в Петербурге дебютировал как балетный дирижёр в спектакле «Дон Кихот» Имперского балета Г. Таранды. В октябре 2021 года в качестве дирижёра-постановщика выступил в балетном проекте берлинской Государственной балетной школы в театре Гера-Альтенбург. Летом 2021 г. А.Василенко вёл курс подготовки оперных певцов в рамках фестиваля иерусалимской Оперной студии в Израиле.