Алексей Мазуренко родился 20 июня 1917 года в Херсонской губернии в крестьянской семье. Детство и юность будущего героя прошли в городе Шахты Ростовской области. Там же он увлекся авиацией и обучался планерной школе и аэроклубе.

В Великой Отечественной войне Мазуренко участвовал с первых дней, сначала лётчиком-истребителем и командиром авиазвена на Балтике, с января 1943 — старшим лётчиком-инструктором штурмовой авиации на Северном и Черноморском флотахю В январе 1944  возглавил 7-ой штурмовой авиационный полк в составе ВВС Балтийского флота. Совершил около 300 успешных боевых вылетов, лично потопил 8, а в составе группы — 22 корабля противника.

Осенью 1942 года он был впервые представлен к награде Героя Советского Союза за образцовое выполнение боевых заданий и проявленные при этом мужество, героизм и отвагу. Вторую Звезду Героя ему вручили спустя два года — в 1944, на этот раз за умелое командование авиаполком.

После войны Алексей Мазуренко продолжил служить в ВМФ. В 1972 года он вышел в запас. В это время он руководил заводом «Арарат», а с 1982 по 1997 годы — директором Дворца культуры милиции в Санкт-Петербурге.

Умер Мазуренко в марте 2011 года там же в возрасте 86 лет.