Em toda sua vida, Borodin dedicou-se quase inteiramente à Química, escrevendo muitos tratados científicos e fazendo importantes descobertas, notadamente no campo do benzol e aldeídos. Também foi professor de Química Orgânica na Academia Militar de São Petersburgo (1864-1887). Considerava-se apenas "um compositor aos domingos".
Vítima da cólera, morreu em 1887, de insuficiência cardíaca, durante um baile de máscaras na Academia de Medicina de São Petersburgo. Aleksandr Borodin está enterrado no Cemitério Tikhvin, no Mosteiro Aleksandr Nevsky, em São Petersburgo.
Apesar de já ter noções de música, tendo inclusive escrito um dueto para piano aos nove anos de idade, foi só ao conhecer Mily Balakirev, em 1862, que passou a compor com seriedade. Balakirev convenceu-o a integrar-se no Grupo dos Cinco, com cujas ideias nacionalistas se identificava. Também o ajudou a compor sua primeira sinfonia, a qual regeu na estreia, em 1869.
No mesmo ano, começou a compor a segunda sinfonia, que não foi bem recebida na estreia, em 1877, sob a batuta de Eduard Nápravník. Após uma pequena re-orquestração, foi elogiada pelo público na sua nova apresentação, desta vez conduzida por Rimsky-Korsakov, em 1879. Em 1880, na Alemanha, Franz Liszt regeu esta mesma sinfonia, dando a Borodin fama fora da Rússia.
Em 1869, começou a compor sua obra mais importante: a ópera O Príncipe Igor. Trabalhou nela por 18 anos até à sua morte, deixando-a incompleta, e foi terminada por Nikolai Rimsky-Korsakov e Aleksandr Glazunov em 1890.