Beilinson studierte in Moskau, wo er bei Yuri Manin promoviert wurde. 1980 bis 1988 war er Forschungsmathematiker an einem kardiologischen Zentrum in Moskau. 1989 bis 1998 unterrichtete er im Herbst am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und war gleichzeitig Wissenschaftler am Landau-Institut für Theoretische Physik in Tschernogolowka in Russland. Seit 1998 ist er „David and Mary Winton Green“-Professor für Mathematik an der Universität Chicago, wo auch Spencer Bloch unterrichtet, mit dem er eng zusammenarbeitete.
1982 veröffentlichte er in einem Brief an Soulé Vermutungen über die Existenz einer motivischen Kohomologie für Schemata[3] bzw. algebraische Varietäten. Die Vermutungen sind in den 1990er Jahren im Programm von Wladimir Wojewodski und Andrei Suslin zur Konstruktion solcher motivischer Kohomologietheorien teilweise realisiert worden.
Mit Vladimir Drinfeld, der ebenfalls an der Universität Chicago ist und den er noch aus Moskau kannte, arbeitete er an einer Neuformulierung der Theorie der Vertexalgebren, die 2004 als Buch Chiral Algebras (AMS) erschien[5], die Anwendungen in der Stringtheorie und konformen Feldtheorie haben. Beide leisteten auch grundlegende Beiträge zum geometrischen Langlandsprogramm (sie erkannten, einer Anregung von Edward Witten folgend, die Bedeutung von Hitchin-Fasern).[6]
Higher regulators and values of L-functions on curves, Functional Analysis and its Applications, Band 14, 1980, Heft 2
mit J. Bernstein: Localisation de -modules. In: Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences. Serie 1: Sciences Mathématique. Band 292, Nr. 1, 1981, S. 15–18.
mit J. Bernstein, P. Deligne: Faisceaux pervers. In: Analyse et topologie sur les espaces singuliers. CIRM, 6–10 juillet 1981 (= Astérisque. 100). Band 1. Société Mathématique de France, Paris 1982, S. 5–171.
Высшие регуляторы и значения -функций. In: Итоги Науки и Техники. Band 24, 1984, S. 181–238, (Englisch: Higher regulators and values of -functions. In: Journal of Soviet Mathematics. Band 30, Nr. 2, 1985, S. 2036–2070, doi:10.1007/BF02105861).
mit J. Bernstein: A proof of Jantzen conjectures. In: Sergei Gelfand, Simon Gindikin (Hrsg.): I. M. Gelfand Seminar (= Advances in Soviet Mathematics. 16, 1). American Mathematical Society, Providence RI 1993, ISBN 0-8218-4118-1, S. 1–50, (Digitalisat).
mit V. Drinfeld: Chiral algebras (= American Mathematical Society. Colloquium Publications. 51). American Mathematical Society, Providence RI 2004, ISBN 0-8218-3528-9.
↑Высшие регуляторы и значения -функций. In: Итоги Науки и Техники. Band 24, 1984, S. 181–238, (Englisch: Higher regulators and values of -functions. In: Journal of Soviet Mathematics. Band 30, Nr. 2, 1985, S. 2036–2070).
↑Beilinson, Drinfeld: Quantization of Hitchin’s integrable system and Hecke eigensheaves. Preprint 1991, (pdf (Memento vom 5. Januar 2015 im Internet Archive)).