Народився 12 лютого 1927 р. в с. Нові Млини Батуринського району Чернігівської області. Після закінчення середньої школи 1944 р. у Краматорську і вступив до фізико-математичного факультету Харківського університету, який з відзнакою закінчив у 1949 році. Продовживши навчання в аспірантурі, у 1952 році захистив дисертацію на здобуття ступеня кандидата наук.
Проводив дослідження у галузях ядерної взаємодії та процесів у плазмі. Дифракційна теорія ядерних процесів у світовій літературі дістала назву методу Ситенка — Глаубера. Йому належить фундаментальний внесок в теорію взаємодії високоенергетичних частинок і ядерних систем з ядрами. Сучасні уяви про ядерні процеси зіткнень при високих енергіях за участю складних частинок базуються на побудованій ним загальній теорії багаторазового дифракційногорозсіяння.
Був іноземним членом Королівської Шведської академії наук (1991), почесним членом Угорської академії наук (1997), членом Американського фізичного товариства (1992), членом Нью-Йоркської академії наук (2000), Соросівським професором (1994) та ін.
20 вересня 2013 на школі № 11 у Краматорську, де вчився Олексій Ситенко, встановлено меморіяльну дошку, автор — краматорський скульптор Іван Базилевський.