Родился Алексей Иванович Митенков в 1909 году в Санкт-Петербурге.
В 1931 году вступил в РККА. В 1932 году[1] окончил 1-ю военную школу летчиков им. А. Ф. Мясникова (Кача), и был оставлен в ней инструктором. В той же школе командовал звеном, авиаотрядом, эскадрильей. В 1937 году первым в училище освоил пилотаж на И-16. В 1938 году — председатель комиссии по переработке Курса учебно-летной подготовки (КУЛПа), части III и IV. За годы работы инструктором обучил 1039 курсантов.
В начале Великой Отечественной войны 6-й иак ещё находился на стадии формирования, однако успешно защищал столицу от налётов немецкой авиации. А. И. Митенков лично совершал боевые вылеты. 12 июля 1941 года в составе корпуса были выделены четыре сектора обороны Москвы, А. И. Митенков назначен начальником Северного сектора (одновременно с должностью заместителя командира корпуса). Сектор определялся границами: Москва — Пушкино — Переславль-Залесский — Ростов; Москва — Истра — Старица. В него входили 27-й, 233-й и 176-й истребительные авиационные полки.
С 19 ноября 1941 года по 26 сентября 1942 года А. И. Митенков командовал 6-м иак. Кроме воздушного прикрытия Москвы, части корпуса участвовали в операциях битвы за Москву. 22 января 1942 года 6-й иак передан из ВВС МВО в войска ПВО, и стал называться 6-й истребительный авиакорпус ПВО.
С октября 1942 года по июнь 1943 года стажировался, командуя 36-й истребительной авиационной дивизией ПВО, входившей в состав того же корпуса[2]. Дивизия действовала на Курском направлении, обеспечивая воздушное прикрытие Ельца и Курска.
С апреля 1944 года по март 1945 года А. И. Митенков — командир 1-й воздушной истребительной армии ПВО. 3 марта 1945 года командующим 1-й ВИА становится С. А. Пестов, А. И. Митенков назначается его заместителем. На этой должности до конца войны.
После войны, в марте 1946 года 1-я ВИА была расформирована, А. И. Митенков назначен командиром Московского истребительного авиационного корпуса ПВО, с 1947 года — командир 19-й воздушной истребительной армии ПВО, в 1949 году окончил Военную академию Генштаба. С 1 декабря 1949 года по 1 февраля 1952 года — командующий 25-й воздушной истребительной армией ПВО (Ленинград). С 1952 года — командующий Вологодско-Горьковского района ПВО, с февраля 1954 года — начальник оперативного отдела и помощник начальника штаба Войск ПВО страны, затем заместитель по боевой подготовке командующего Московского округа ПВО. С 1963 года — заместитель начальника боевой подготовки Войск ПВО страны, с 1968 года — генерал-инспектор ПВО Инспекции по вопросам ПВО дружественных стран Управления главкома Войск ПВО страны. В 1970 году вышел в отставку.
Коллектив авторов. Великая Отечественная. Командармы. Военный биографический словарь / Под общей ред. М. Г. Вожакина. — М.; Жуковский: Кучково поле, 2005. — 408 с. — ISBN 5-86090-113-5.
Коллектив авторов. Великая Отечественная: Комдивы. Военный биографический словарь / В. П. Горемыкин. — М.: Кучково поле, 2014. — Т. 2. — С. 210—212. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9950-0341-0.
Голотюк В. Л., Цапаев Д. А. Командный состав Войск ПВО Красной Армии в годы Великой Отечественной и советско-японской войн 1941—1945 гг. — М., 2012. — С. 280—281.
Федоров А. Г. Авиация в битве под Москвой. — М.: Наука, 1975.