Родился в Курске 8 (20) мая 1899 в семье железнодорожного рабочего. Учился в Харьковском художественном училище (1915–1917), работал фотографом в угрозыске (1918), оформлял агитпоезда, участвовал в обороне Курска от белых. Продолжил учебу в московском Вхутемасе (Высшие художественно-технические мастерские, 1920–1925); среди наставников особое влияние на него оказал В.А.Фаворский. Испытал также влияние Ф.Ходлера и мастеров немецкого экспрессионизма. В 1925 стал одним из учредителей «Общества станковистов» (ОСТ). Жил в Москве. Его манера, основанная на плакатно-броском («снайперском», по его выражению) рисунке, сформировалась в процессе работы в журнале «Безбожник» (или «Безбожник у станка», с 1923); в этих рисунках дряхлому старому миру агрессивно противостоит новый — бодрый, полный юношеской энергии. Мотивы спорта или труда всецело доминируют в его картинах с 1920-х годов; революционная тема тоже (к примеру, в знаменитой Обороне Петрограда, 1928, Центральный музей Вооруженных сил; повторение — 1964, Третьяковская галерея) воплощается в телесной пластике героев, устремленных к жертвенной гибели. В 1930-е годы сумрачный колорит (раннего Дейнеки) светлеет, спортивные впечатления (прежде всего — с пляжей Севастополя) слагаются в утопические поэмы о счастливом юном племени, готовом к труду и обороне (Будущие летчики, 1938, Третьяковская галерея). В ряде образов нарастают черты «магического реализма» (Игра в мяч, 1932, там же; некоторые из картин, написанных по впечатлениям от поездок художника в Италию, Францию и США в 1935). Особо динамичные ракурсы вводятся в мотивах авиаполета, нашедших воплощение в шедевре монументального искусства тех лет — мозаиках плафонов станции метро «Маяковская» (1938–1939). Батальные полотна Дейнеки (Оборона Севастополя, 1942; Сбитый ас, 1943; обе работы – Русский музей) по-своему уникальны тем, что и немцы представлены здесь как пусть обреченные, но герои, а не жалкие «фрицы». В послевоенные годы мастер плодотворно работал как станковист и монументалист (за мозаики Хорошее утро и Хоккеисты, 1959–1960, он был удостоен Ленинской премии 1964). Дейнека преподавал в различных вузах (Вхутемас и др.) еще с 1920-х годов, именно в этот период он пользуется максимальным авторитетом у молодежи; энергия его стиля во многом способствует сложению умеренно-оппозиционного «сурового стиля». Вице-президент Академии художеств в 1962–1966, Герой Социалистического Труда (1969). Умер Дейнека в Москве 12 июня 1969.