После окончания военной школы летчиков Алексей Васильевич Бухалев служил флаг-штурманом отряда 35-й тяжелобомбардировочной эскадрильи в г. Сеща Смоленской области. Академию А. В. Бухалев окончил с отличием и был назначен преподавателем, затем старшим преподавателем кафедры бомбардировочного вооружения. Участник Великой Отечественной войны, в 1945— 1946 гг. выполнял спецзадание ГК ВВС СССР в Германии. Затем вновь преподавательская работа на факультете авиационного вооружения.

Высококвалифицированный педагог и методист, А. В. Бухалев в 1953 г. назначается начальником кафедры установок ракетного и бомбардировочного авиационного вооружения. С 1961 по 1968 г. — старший преподаватель кафедры авиационных навигационно-бомбардировочных и ракетных систем. После увольнения из Вооруженных Сил — доцент кафедры установок и оснащения летательных аппаратов Московского авиационного института им. С. Орджоникидзе.

Является автором более 150 научных трудов, среди них учебники, учебные пособия, научные статьи.

Награжден орденом Ленина, орденом Красной Звезды, орденом Красного Знамени и медалями, в том числе за боевые заслуги.