Родился в Ленинграде 12 апреля 1935 года.
В 1957 году — окончил биолого-почвенный факультет ЛГУ, кафедра высшей нервной деятельности.
В 1959 году — окончил аспирантуру и был оставлен на кафедре в должности младшего научного сотрудника.
В 1960 году — защитил кандидатскую диссертацию, тема: «Функциональная структура двигательных актов» .
С 1961 года — ассистент, а с 1964 года — доцент кафедры высшей нервной деятельности.
В 1968 году — защитил докторскую диссертацию, тема: «Функции двигательного анализатора» .
С 1969 по 1973 годы — работал в Физиологическом научно-исследовательском институте имени академика А. А. Ухтомского.
В 1973 году — переходит на преподавательскую деятельность и становится профессором, заведующим кафедрой биофизики биолого-почвенного факультета, а после смерти в 1975 году своего учителя профессора Э. Ш. Айрапетьянца возглавляет кафедру высшей нервной деятельности.
В 1981 году — был назначен директором Физиологического научно-исследовательский институт имени академика А. А. Ухтомского, и возглавляет лабораторию высшей нервной деятельности Физиологического научно-исследовательского института, направляя исследования на изучение нервных и гуморальных механизмов интегративной деятельности мозга, обеспечивающих организацию целенаправленного и адаптивного поведения.
С 1991 года — избран на должность заведующего кафедрой высшей нервной деятельности биолого-почвенного факультета.
С 2004 года и до конца жизни — профессор кафедры высшей нервной деятельности и психофизиологии и руководитель лаборатории психофизиологии матери и ребёнка.Умер 28 апреля 2012 года. Основные направления научных изысканий лежат в области изучения мозговых механизмов поведения.Разработал представление об интегративной деятельности мозга, которая регулируется ассоциативными системами на основе принципов доминанты и условного рефлекса, является признанным лидером научной школы А. А. Ухтомского.
В последние двадцать лет научные интересы сконцентрированы на проблеме изучения закономерностей становления поведения и психики человека на ранних этапах онтогенеза.
В 1995 году по его инициативе в Санкт-Петербургском государственном университете был создан уникальный междисциплинарный центр «Психофизиология матери и ребёнка» , решающий важнейшие фундаментальные и прикладные проблемы материнства и раннего детства, и является ассоциированным членом Российской академии образования.Научные разработки центра изложены в пяти научно-популярных книгах для родителей, множестве научных публикаций, трех коллективных монографиях, доложены на семи международных конгрессах.Автор более 600 научных публикаций в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе 15 монографий, 18 учебников и учебных пособий для высшей и средней школы.Его монография «Высшие интегративные системы мозга» в 1987 года была опубликована в США.Под его руководством защищено 12 докторских и 58 кандидатских диссертаций.Соавтор и редактор учебников для 9-го класса средней школы «Человек» , который выдержал начиная с 1987 года девять изданий и служит базовым учебником для общеобразовательных школ России, альтернативного учебника «Человек. Основы физиологии и психологии» (1998), а также методического пособия для учителей (2008).
В 1991 г. вышел в свет учебник А. С. Батуева «Высшая нервная деятельность» для биологических, философских и психологических факультетов университетов. Учебник послужил основой для создания принципиально нового лекционного курса «Психофизиология человека» , который много лет читается на факультетах биологии, социологии, психологии и философии Санкт-Петербургского государственного университета.Научные публикацииПринцип конвергенции анализаторных систем. Л., 1969 (в соавторстве).Кортикальные механизмы интегративной деятельности мозга. Л., 1978.Высшие интегративные системы мозга. Л., 1981.Нейрофизиология коры головного мозга. Л., 1984.Высшие интегративные системы мозга (пер. на англ. яз. — New York, 1987).Высшая нервная деятельность. М., 1991 (переиздания — СПб., 2002, 2005, 2008).Человек: Учебник для 9-го класса средней общеобразовательной школы. М., 1987 (переиздания — 1994, 1996, 1999, 2007, 2008).Биосоциальная природа материнства и раннего детства. СПб., 2007 (отв. редактор).