После обучения в училище Александр Николаевич Матинченко служил летчиком, а с апреля 1954 г. — командиром корабля транспортного авиаполка Дальней авиации ВВС. На полигоне ГК НИИ во Владимировке Александр Николаевич участвовал в испытаниях отечественных зенитно-ракетных комплексов. В его задачу входило: взлет на американских самолетах С-47, вывод их в зону пуска зенитных ракет и после переключения управления на автопилот покидание самолета с парашютом.

После окончания академии А. Н. Матинченко служил помощником ведущего инженера-испытателя в ГК НИИ ВВС. В это же время он прошел медицинскую комиссию и в январе 1963 г. был зачислен в ЦПК в качестве слушателя- космонавта.

В период прохождения ОКП Александр Николаевич неоднократно участвовал в управлении пилотируемыми полетами в качестве оператора связи. Успешно сдав экзамены по курсу ОКП, А. Н. Матинченко получил квалификацию «космонавт ВВС» и был назначен на должность космонавта в одно из управлений ЦПК.

В течение нескольких лет Александр Николаевич проходил подготовку в составе группы космонавтов по военной космической программе «Алмаз».

С 1972 г. и до увольнения из Вооруженных Сил А. Н. Матинченко служил начальником редакционно-издательского отдела 30 ЦНИИ.

Награжден рядом медалей СССР.