Александр Сергеевич Мишарин родился 21 января 1959 года в Свердловске (ныне – Екатеринбург).
В 1981 г. окончил электротехнический факультет Уральского электромеханического института инженеров железнодорожного транспорта, получив диплом инженера путей сообщения - электромеханика.
В 1981-1985 гг. работал электромехаником, начальником района электросетей Шарташского участка энергоснабжения Свердловской железной дороги.
В 1985-1989 гг. являлся главным инженером Ишимской дистанции энергоснабжения Свердловской железной дороги (г. Ишим Тюменской области).
В 1989-1991 гг. - главный инженер службы электроснабжения Свердловского метрополитена.
В 1991 г. после пуска метро в эксплуатацию вернулся на Свердловскую железную дорогу на должность заместителя начальника службы энергоснабжения дороги, в том же году стал начальником службы.
В 1996-1998 гг. занимал должность главного инженера Свердловской железной дороги. В 1997 г. получил второе (экономическое) высшее образование в Уральской государственной академии путей сообщения.
Летом 1998 г. назначен заместителем министра путей сообщения РФ, в 1999 г. стал кандидатом экономических наук.
С июля 2000 г. по февраль 2002 г. являлся первым заместителем министра путей сообщения РФ, затем четыре месяца выполнял функции заместителя министра.
В 2002 г. назначен начальником Свердловской железной дороги и членом коллегии Министерства путей сообщения РФ. В 2004 г. стал директором департамента комплексного развития инфраструктуры Министерства транспорта РФ.
С июня 2004 г. по март 2009 г. занимал пост заместителя министра транспорта РФ, возглавлял советы директоров ОАО "Красноярские авиалинии" и Новороссийского морского пароходства.
В 2005 г. стал доктором технических наук. В том же году вошел в совет директоров ОАО "Российские железные дороги", где состоял до 2008 г.
В марте 2009 г. назначен директором департамента промышленности и инфраструктуры аппарата правительства РФ.
В августе 2009 г. был выдвинут партией "Единая Россия" в числе трех кандидатов на пост губернатора Свердловской области.
В ноябре 2009 г., после того как президент РФ Дмитрий Медведев внес в областную думу кандидатуру Александра Мишарина на утверждение в должности губернатора Свердловской области, наделен полномочиями главы региона.
14 мая 2012 года отправлен в отставку по собственному желанию президентом Владимиром Путиным. Сам Мишарин прокомментировал свой уход с поста губернатора желанием принять участие в предложенном ему общефедеральном проекте.
С 2012 г. занимает должность первого вице-президента ОАО "РЖД".
Является членом генерального совета партии "Единая Россия".
Имеет классный чин действительного государственного советника РФ 2-го класса.
А. Мишарин - президент Российской академии транспорта, почетный профессор Ростовского государственного университета путей сообщения.
Лауреат государственной премии РФ в области науки и техники 2003 г.
Среди наград - медаль ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени.
Женат, двое детей.