Окончил историко-филологический факультет Благовещенского государственного педагогического института (1963 г.), аспирантуру при отделе гуманитарных исследований Института экономики и организации промышленного производства СО АН СССР (1965 г.) под руководством А. П. Окладникова. Канд. ист. наук (1966 г.). Тема диссертации: «Древние культуры Среднего Амура (каменный век)». Д‑р ист. наук (1971 г.). Тема диссертации: «Приамурье в древности (до начала новой эры)». Доцент (1969 г.). Профессор (1974 г.). Член-корреспондент АН СССР (1979 г.). Академик АН СССР / РАН (1987 г.).
С 1964 г. начал работать в НГУ: ассистент, доцент, профессор кафедры истории, затем кафедры всеобщей истории. В 1980–1982 гг. – ректор Новосибирского государственного университета. В 1982–2018 гг. заведовал кафедрой всеобщей истории гуманитарного факультета / Гуманитарного института.
С 1965 г. по 1970 г. прошел путь от младшего научного сотрудника до заместителя директора Института истории, филологии и философии СО АН СССР, с 1983 г. – директор этого института, с 2001 г. – директор Института археологии и этнографии СО РАН, с 2015 г. – научный руководитель этого института.
В 1976–1979 гг. работал секретарем ЦК ВЛКСМ, в 1979–1980 гг. – секретарем Новосибирского обкома КПСС. В 2002–2013 гг. – академик-секретарь Отделения историко-филологических наук РАН. С 1983 г. по наст. время – председатель Объединённого учёного совета СО АН СССР / РАН по гуманитарным наукам.
Кардинальные вопросы мировой археологии – проблема первоначального заселения человеком Северной, Центральной и Восточной Азии, проблема взаимодействия древнего человека и окружающей среды, реконструкция древнейшей, древней и средневековой истории Сибири и Дальнего Востока.
А. П. Деревянко разработал новую пространственно-временную версию путей первоначального заселения Азии, создал периодизацию, хронологию и динамику палеолита в регионе. Экспедициями под его руководством открыты и исследованы десятки археологических объектов Северной, Центральной и Восточной Азии, ставшие эталонными памятниками различных эпох и культур в хронологическим диапазоне от каменного до железного века. Является инициатором и руководителем программы по комплексному изучению пещерных памятников палеолита Южной Сибири и Центральной Азии. Под его руководством и при его участии заложены основы мультидисциплинарного подхода к анализу археологических источников.
Лауреат премии Ленинского комсомола (1972 г.), Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники (2002, 2012 гг.), Демидовской премии (2004 г.), премии им. академика М.А. Лаврентьева (2005 г.), Российской национальной премии «Триумф» (2005 г.). Награжден большой золотой медалью РАН им. М.В. Ломоносова (2014 г.). Кавалер орденов Трудового Красного Знамени (1982 г.), Почёта (1998 г.), «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2002 г.), Полярной Звезды (Монголия, 2006 г.), Дружбы (2012 г.), Александра Невского (2018 г.).