Окончил естественный факультет Московского университета, приват-доцент кафедры геологии. Учился в Московском училище живописи, ваяния и зодчества у В.А. Серова и К.А. Коровина, затем в Париже в академии Р. Жюльена у Ж.-П. Лоранса и Б. Констан. Писал интерьеры усадеб, портреты; рисовал виньетки. Участвовал в крупнейших выставках в России, публиковал статьи по искусству, в том числе в журнале «Золотое руно».
С 1898 принимал участие в выставках Московского общества любителей художеств. В 1899–1901 жил в Париже, занимался в Академии Р. Жюльена у Ж.-П. Лорана и Ж.-Ж. Бенжамен-Констана, а также в Школе Ф. Колароссии у Жирардо. Посетил Нормандию, Алжир, Савой, Бискру, Тунис и Ниццу. В 1901–1902 жил в Ялте, с 1902 — в Москве. С 1904 экспонировал свои работы на выставках Московского товарищества художников. Сотрудничал с журналом «Старые годы», с 1906 являлся членом художественного отдела журнала «Золотое руно». В 1907 стал одним из основателей объединения «Свободная эстетика». В 1906–1907 принимал участие в выставках Общества Леонардо да Винчи
С 1910 член Союза русских художников. После революции 1917 входил в Комиссию по охране памятников искусства и старины при Моссовете, занимался учетом и охраной коллекций частных лиц Москвы и Подмосковья. В 1918 стал членом совета по управлению Румянцевским музеем. В 1925–1927 сотрудничал с Государственной Академией художественных наук. В 1924–1925 произведения Средина экспонировались на выставке русского искусства в Нью-Йорке. В 1927 стал одним из учредителей Объединения художников-реалистов.
В 1928 эмигрировал, поселился в Париже. Был участником ассамблей русских художников в парижской мастерской И. Я. Билибина. Сотрудничал в газете «Возрождение».
В 1934 художник Средин Александр Валентинович трагически погиб под колесами поезда.