利特维年科1962年8月30日生于俄罗斯城市沃罗涅日，后被征召入伍加入苏军，服役期间因表现良好获得嘉许，并晋升为中校。1988年，利特维年科加入克格勃，负责反间谍等工作。
利特维年科1991年加入俄联邦安全局，进行反恐及有组织罪案渗透工作，期间曾参与莫斯科罪案调查局的灭罪行动，获得嘉许。至1997年，利特维年科被委派往俄联邦安全局的最秘密部门，从事有组织罪案分析工作。
1998年，利特维年科声称鲍里斯·阿布拉莫维奇·别列佐夫斯基被俄罗斯联邦安全局（FSB）列入暗杀名单之中。他也声称当时已遭FSB开除，其后曾两次被捕。
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2000年11月利特维年科偕同妻儿以政治庇护为由申请移居英国，2006年10月成为英国公民。
2006年11月1日，利特维年科突感不适送院。经过多日医治后，他最终于11月23日被宣告不治身亡，终年43岁。2006年11月24日，英国卫生防护局宣布，利特维年科的尿液里发现了钋-210，且含量极高。这表明利特维年科曾被人下毒。
