Чернышёв родился в Москве в 1785 году в семье сенатора, генерал-поручика Ивана Львовича Чернышёва. Он принадлежал к высшим кругам дворянского общества. Но в 1793 году его отец умер. Чернышёв и две его сестры остались на попечении матери – Евдокии Дмитриевны, урождённой Ланской, которая была сестрой фаворита императрицы Екатерины II – Александра Дмитриевича Ланского.
Юноша получил по тем временам прекрасное образование: его отдали на воспитание в пансион аббата Перрена. Случай способствовал его знакомству с Александром I. В 1801 году во время коронационных торжеств на балу у князя А. Б. Куракина 24-летний император танцевал экосез – танец длился около часа, и рядом с ним оказался 16-летний Чернышёв. Они разговорились, и юноша, знакомый с московским обществом, называл государю присутствующих дам и непринуждённо отвечал на все вопросы.
Эта встреча решила его дальнейшую судьбу и способствовала феерической карьере под покровительством императора. Чернышёв первоначально был определён в камер-пажи, а в 1802 году выпущен корнетом в самый привилегированный полк гвардии – Кавалергардский.
В 1805 году, уже в чине поручика, он принял боевое крещение в Аустерлицком сражении. В разгар битвы юноша был послан шефом полка генералом Ф. П. Уваровым с донесением к императору. Это произошло в тот момент, когда французы уже переломили ход сражения и Александр I остался без адъютантов. Император попросил Чернышёва разыскать главнокомандующего М. И. Кутузова, что было совсем непросто из-за наступавшей темноты и массового отступления войск. Но поручик сумел быстро выполнить поручение, получив благодарность за расторопность. По окончании кампании он был награждён орденом Святого Владимира 4-й степени с бантом и лично императором представлен обеим императрицам.
В 1807 году Чернышёв уже в чине штаб-ротмистра воевал в Восточной Пруссии и особенно отличился при неудачном сражении при Фридланде. Во время отступления нашей армии он смог найти брод через реку Алле, благодаря чему была спасена значительная часть войск. За этот подвиг он был награждён престижным орденом Святого Георгия 4-го класса.
Затем Чернышёв по воле императора сменил поприще и занялся военно-дипломатической деятельностью. В 1808 году его отправили в Париж с письмом Александра I к Наполеону, которого он разыскал уже в Испании и произвёл на французского полководца приятное впечатление. В 1809 году, когда французы начали военные действия против австрийцев, Чернышёв дважды с письмами от российского монарха отправлялся в ставку Наполеона. Он находился в сражениях при Асперне и Ваграме и даже был награждён французским орденом Почетного легиона.
Уже с 1810 года Франция и Россия начали подготовку к будущей войне. В этот период огромную важность приобрела разведывательная информация о вероятном противнике. Во все ведущие европейские столицы русским военным министерством направлялись офицеры для ведения разведывательной деятельности. В Париж был послан Чернышёв, произведённый уже в чин полковника и флигель-адъютанта. Он использовался как особый курьер для августейшей переписки между Александром I и Наполеоном, за что заслужил прозвище «вечного почтальона».
Анализируя информацию, поступавшую в военное министерство с 1810 по 1812 год, можно с уверенностью сказать, что самые ценные сведения отправлялись из Парижа А. И. Чернышёвым. По-светски обходительный черноволосый русский полковник со слегка раскосыми глазами сумел завести обширные знакомства и связи в высших кругах парижской знати. Этому способствовало его положение доверенного человека Александра I.
Наполеон, стремясь до официального разрыва усыпить бдительность русского царя и выиграть время, отличал ловкого курьера, внушавшего личные симпатии, трепал его при всех за ухо, что являлось знаком высшего расположения, приглашал на охоту и обеды в Сен-Клу, а такую честь заслуживали немногие иностранцы. Чтобы выяснить истинные мотивы в политике своего венценосного тильзитского друга и закамуфлировать свои собственные, французский император любил вести с полковником долгие разговоры о положении дел в Европе и спорных вопросах, обострявших отношения между двумя империями.
Вслед за Наполеоном Чернышёва наперебой зазывали к себе на приёмы его близкие родственники, высокопоставленные приближённые и маршалы. Везде его встречали благосклонно. Своим человеком русский полковник стал у сестры Наполеона – королевы Неаполитанской. Парижские сплетники даже приписывали молодому офицеру любовную связь с другой любимой сестрой императора – красавицей Полиной Боргезе, особой весьма легкомысленной и ветреной. В великосветских салонах у Чернышёва сложилось реноме покорителя женских сердец, что, видимо, отчасти соответствовало действительности, но мало беспокоило галантного повесу. Во мнении женского общества он выиграл после печально знаменитого бала у австрийского посла князя К. Шварценберга. Когда в разгар веселья загорелся дворец и в огне пожара погибло много людей, русский офицер проявил истинное мужество и благородство: он несколько раз бросался в пекло и спас жизнь жёнам М. Нея, Ж. К. М. Дюрока и сенатора К. Богарне, родственника императрицы Жозефины.
Репутация жуира, забавного шалопая и светского прожигателя жизни служила Чернышёву прекрасной ширмой и маскировала его основную задачу, а также во многом помогала получать важную информацию от не в меру откровенных собеседников. После званых обедов и приятных утех наш герой-любовник брался за перо и сочинял пространные донесения царю и военному министру, иногда на 20 листах. Он сообщал не столько придворные новости, сколько важнейшие сведения военного характера. Надо отдать ему должное: за короткий срок Чернышёву удалось создать собственную сеть информаторов в интеллектуальных сферах Парижа, причём он не брезговал никакими способами, в основном прибегая к денежному подкупу, дабы раздобыть нужные данные.
Самую ценную информацию он получал из военного министерства, но это не являлось всецело его заслугой. Можно сказать, что Чернышёв получал лишь проценты от капитала, давно вложенного в дело русской разведкой, так как ещё в 1804 году русскому дипломату П. Я. Убри удалось завербовать служащего военного министерства Франции М. Мишеля. Тот, в свою очередь, привлёк с 1810 года ещё ряд сотрудников этого министерства. Чернышёв являлся лишь передаточным звеном, поскольку ему была предоставлена связь с Мишелем.
Сведения из военного министерства Франции были необычайно ценны. Помимо информации по частным вопросам, дипломатам удалось даже получить данные французской разведки о русской армии. Мишель имел доступ к составляемым каждые 15 дней только для Наполеона, в одном экземпляре, подробным расписаниям численного состава французских вооружённых сил на основании полковых и батальонных рапортов. Регулярно до февраля 1812 года он передавал Чернышёву копии с этих сведений. Фактически русский разведчик знакомился с секретнейшими документами раньше, чем сам Наполеон, и хотя проходило определённое время, пока эти материалы попадали в Петербург, русское военное руководство имело отличное представление о военном потенциале Франции и, в конечном итоге, могло оценить масштаб военных приготовлений против России.
В феврале 1812 года не по собственной воле работа Чернышёва в Париже закончилась. Он отлично знал о происках французской контрразведки и министра полиции Савари, который стремился скомпрометировать русского полковника по личным мотивам. За Чернышёвым была организована тщательная слежка, к нему с провокационными целями подсылали ложных информаторов, а Савари инсценировал газетную статью с прозрачными намёками на его шпионскую деятельность. Тучи явно сгущались, и гром мог разразиться в любую минуту. Требовались крайняя осторожность и предусмотрительность. Однако Чернышёв допустил небольшую оплошность, имевшую далеко идущие последствия. Перед очередной поездкой в Петербург с письмом от Наполеона он сжёг в камине все ненужные бумаги, но одна чрезвычайно интересная записка случайно забилась под ковёр.
Именно эта улика была использована французской полицией, нагрянувшей в дом после отъезда русского офицера, для выявления по почерку самого ценного для России агента Мишеля, что стоило тому жизни. Он был гильотинирован по приговору суда.
Для прибывшего в Петербург Чернышёва всё окончилось благополучно, но из-за его ошибки был потерян накануне войны ценнейший источник информации в военном министерстве Франции. Этот факт бросает тень на его немалые успехи в разведывательной деятельности, заключавшиеся не только в поставляемой Чернышёвым информации, но и стратегической оценке ситуации и рекомендациях командованию, которые легли в основу действий русских войск в 1812 году.
Чернышёв исходил из тезиса, что «в политике, так же как и в военном искусстве, главное правило заключается в том, чтобы делать противное тому, чего желает противник». Считая, что Наполеон боится отсутствовать долгое время во Франции, он высказался за идею отступления. «Затягивать на продолжительное время войну, умножать затруднения, иметь всегда достаточные армии в резерве... Этим можно совершенно спутать ту систему войны, которой держится Наполеон, заставить отказаться от первоначальных своих планов и привести к разрушению его войска вследствие недостатка продовольствия или невозможности получать подкрепления или вынудить к ложным операциям, которые будут для него гибельны». В заключение русский офицер давал категорический совет: «Это единственный образ действия, которому должно следовать наше правительство в таких затруднительных и важных обстоятельствах».
Уже в одном из своих последних донесений из Парижа в феврале 1812 года Чернышёв высказал мнение, что как никогда значительные приготовления Наполеона к войне преследуют цель создания громадного перевеса сил для разгрома русской армии в течение одной быстрой кампании. Указывая на примеры Фабия и Веллингтона, он предлагал затягивать военные действия и избегать больших сражений, так как противник, без сомнения, будет их искать. Оценивая политическую ситуацию, он повторил, что Наполеон не может покинуть Париж более, чем на один год. В том случае, если война продлится две-три кампании, победа будет на стороне России и Европа освободится от своего угнетателя.
В ходе войны в записке, поданной Александру I в июле 1812 года, Чернышёв говорил о затягивании военных действий как о факторе, необходимом для создания и подготовки подкреплений внутри страны, считая, «что спасение армий, а следовательно, государств лежит, прежде всего, в силе резервов».
В 1812 году Чернышёв оставался в императорской свите, сопровождал Александра I в Або во время встречи со шведским наследным принцем Карлом Юханом, а в сентябре привез в Тарутинский лагерь план военных действий на второй период кампании и отправился затем в 3-ю Западную армию адмирала П. В. Чичагова. Неоспоримы оказались заслуги Чернышёва и во время военных действий. Командуя отдельным отрядом, он совершил блестящий рейд в герцогство Варшавское и вызвал там полный переполох, а затем для установления связи между войсками был направлен с отрядом к корпусу генерала П. Х. Витгенштейна. За эти отличия 22 ноября 1812 года он был произведён в генерал-майоры и пожалован в генерал-адъютанты. В 1813 году Чернышёв упрочил свою карьеру, командуя отдельным казачьим отрядом.
Не будем упоминать все многочисленные сражения, в которых он принял деятельное участие, перечислим лишь основные, в которых он являлся главным действующим лицом, о чём свидетельствуют его военные награды. За взятие Мариенвердена Чернышёв был награждён орденом Святого Георгия 3-го класса. За освобождение прусской столицы Берлина он был отмечен орденом Святой Анны 1-й степени с алмазами, а за бой под Люнебургом пожалован от прусского короля орденом Красного Орла 1-й степени. Чернышёв совершил блестящий рейд по наполеоновским тылам и взял столицу вестфальского королевства Кассель, объявив это королевство распущенным и более несуществующим, за что был удостоен ордена Святого Владимира 2-й степени. В 1814 году за взятие французского города Суассона он был произведён в чин генерал-лейтенанта. В 1815 году Чернышёв, командуя передовым отрядом русской армии, занял Шалон и первым из русских войск вошёл в Париж.
После смерти Александра I в 1825 году Чернышёв был назначен членом следственной комиссии по делу декабристов. Тогда же ему был пожалован графский титул. Многие мемуаристы из декабристской среды отмечали, что он производил следствие рьяно, превосходя в этом будущего шефа жандармов А. Х. Бенкендорфа.
В 1827 году, будучи, произведён в чин генерала от кавалерии, Чернышёв встал во главе военного министерства. В 1841 году он был возведён в княжеское Российской империи достоинство, с 1848-го стал председателем Государственного совета и Комитета министров, в 1849-м был пожалован титулом светлейшего князя. По совокупности должностей и влиянию на государственный аппарат Чернышёв фактически являлся вторым человеком в империи после Николая I. Справедливости ради отметим, что хотя новый император отдавал ему должное и признавал его работоспособность и бесспорные заслуги на ниве бюрократии, но наш герой не пользовался у него полным доверием. Об этом свидетельствует тот факт, что Чернышёв так и не был произведён в чин генерал-фельдмаршала.