Алексей Михайлович Пустовалов родился 17 марта 1916 года в селе Львово Токарёвского района Тамбовской области в семье крестьянина. Здесь он окончил четыре класса неполной средней школы. Мальчик рано осиротел — отец погиб в гражданскую войну, мать умерла в 1929 году, когда Алексею было 13 лет. Он был вынужден бросить школу, несколько лет беспризорничал, зарабатывая на жизнь случайными заработками в соседних сёлах.
В 16 лет судьба занесла Алексея в Тамбов, где подростка взяла под опеку одна из воинских частей. Его поставили на довольствие и определили в музыкальный взвод, где в его обязанности входило до блеска натирать духовые инструменты. Через два года 18-летний юноша пошёл работать на завод «Ревтруд». Здесь он быстро освоил специальность слесаря-сборщика электромоторов. Эти навыки пригодились Алексею в армии, куда его призвали в 1936 году.
Служил он в ремонтных мастерских 31-й механизированной бригады имени Урицкого в Петергофе. В 1938 году её переформировали в 13-ю легкотанковую бригаду и перевели в город Порхов Псковской области, а на базе ремонтных мастерских образовали 254-й ремонтно-восстановительный батальон.
Особо возвращаться Алексею было некуда, и он остался на сверхсрочную службу, а в ноябре 1939 года началась советско-финская война. С 1 декабря 1939 года 13-я легкотанковая бригада в составе 10-го танкового корпуса вела боевые действия на Карельском перешейке. Должность механика ремонтно-восстановительного батальона была небоевой, и в прямых столкновениях с противником Пустовалов не участвовал, но несколько раз попадал под обстрел вражеской артиллерии.
Алексей возвращал боеспособность машинам, занимаясь восстановлением подбитых или вышедших из строя по техническим причинам танков во время наступательных действий бригады. За успешный прорыв линии Маннергейма 13-я легкотанковая бригада была награждена орденом Красного Знамени. Свой вклад в общую победу внёс и младший командир Алексей Пустовалов. После мирного договора с Финляндией бригада, в которой он служил, вернулась в Порхов. Сержант Пустовалов продолжил службу в 3-м ремонтно-восстановительном батальоне дивизии.
Когда началась Великая Отечественная война, Алексей был на военных сборах в летнем лагере в Псковской области. Первый бой с гитлеровцами части дивизии приняли 5 июля 1941 года под городом Островом в составе Северо-Западного фронта. Уже в первый день боёв дивизия потеряла до половины боевой техники. Наступление немцев было стремительным, поэтому эвакуировать и восстанавливать подбитые танки практически не удавалось.
К 15 августа 1941 года дивизия полностью потеряла свою материальную базу, и её личный состав, в том числе и сержант Пустовалов, вынужден был сражаться в пешем строю, отступая с боями к Волхову. Когда линия фронта стабилизировалась, танкистов дивизии распределили по различным автобронетанковым частям.
В ноябре 1941 года Алексея Пустовалова отправили в трофейную роту 30-й армии. Через месяц армия в составе Калининского фронта участвовала в Калининской наступательной операции Московской битвы, а в январе 1942 года — в Торопецко-Холмской наступательной операции. Сержант Пустовалов занимался сбором и отправкой в тыл захваченной у противника боевой техники и вооружения. А позже приходилось эвакуировать с поля боя и свои подбитые танки. 20 августа 1942 года у деревни Исаково во время эвакуации боевой техники с нейтральной полосы Алексея тяжело ранило и его эвакуировали в госпиталь.
Уже в конце 42-го Алексея Пустовалова направили на учёбу в танковое училище, сначала Ульяновское, потом Соликамское, которое он окончил в ноябре 1943 года. Через месяц, получив материальную часть, младший лейтенант Пустовалов прибыл в 11-ю отдельную гвардейскую танковую бригаду 2-й танковой армии и сразу же принял под командование взвод танков Т-34. Следует сказать, что воины этой бригады воевали на танках, построенных на личные сбережения трудящихся Тамбовского края.
В январе–феврале 1944 года 2-я танковая армия принимала участие в Корсунь-Шевченковской операции в составе 1-го и 2-го Украинских фронтов. Гвардии младший лейтенант Пустовалов отличился во время ликвидации попавшей в окружение группировки немецко-фашистских войск. 17 февраля 1944 года Алексей Михайлович шесть раз водил свой взвод на разгром колонн противника, пытавшегося вырваться из котла. Когда закончились боеприпасы, он смело бросил свой танк в гущу немцев и гусеницами стал давить живую силу и технику противника. Всего в этом бою экипаж гвардии младшего лейтенанта Пустовалова уничтожил 1 танк, 2 автомашины с военным имуществом, 1 противотанковое ружьё, 1 орудие противотанковой обороны, 3 пулемёта, 2 полевые кухни и 285 солдат и офицеров вермахта. Танкисты его взвода также записали на свой счёт 7 уничтоженных противотанковых орудий, 15 подвод с боеприпасами и 1 миномёт.
5 марта 1944 года во время Уманско-Ботошанской операции войска 2-го Украинского фронта прорвали оборону противника на всю глубину, и в образовавшуюся брешь была брошена 2-я танковая армия.
На пути 11-й гвардейской танковой бригады, рвавшейся к Умани, лежала водная преграда — река Горный Тикич, от успешного форсирования которой зависели темпы наступления бригады. Перед 1-м танковым батальоном поставили задачу — совершить рейд по тылам противника, захватить и удержать до подхода основных сил бригады переправу через реку у населённого пункта Буки. Во время выполнения боевой задачи танк гвардии младшего лейтенанта Алексея Пустовалова действовал в голове батальона. На подступах к селу он смело вступил в бой с вражеским заслоном. Используя фактор внезапности и умело маневрируя на поле боя, он уничтожил 3 артиллерийских орудия, 2 пулемётных гнезда и до 30 вражеских солдат. Первым ворвавшись в Буки, он вышел к мосту через Горный Тикич и не дал противнику взорвать его. Захват и удержание моста через реку обеспечило быструю переправу 11-й гвардейской танковой бригады и других частей Красной армии.
Продолжая преследование отступающего противника, танки бригады вышли к станции Поташ, превращённой немцами в мощный опорный пункт обороны на подступах к Умани. Умелым манёвром гвардии младший лейтенант Пустовалов вышел во фланг немецкой обороны, и стремительно ворвавшись на позиции противника, уничтожил 2 танка, 7 пушек и 15 автомашин с грузами. Действия Пустовалова вызвали панику в рядах немцев. Они бежали, бросив на станции большое количество исправных танков, артиллерийских орудий, автомашин и другого военного имущества.
Взятие станции Поташ открыло бригаде путь на Умань. 10 марта 1944 года войсками 2-го Украинского фронта город был освобождён. Во время дальнейшего наступления Алексей Михайлович в составе бригады участвовал в форсировании реки Днестр и в боях за плацдарм на левом берегу реки.
23 марта 1944 года на подступах к городу Бельцы враг подбил Т-34 гвардии младшего лейтенанта Пустовалова. Алексея ранило в ногу, его эвакуировали в медсанбат, где он около двух месяцев провёл на больничной койке.
За образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство указом Президиума Верховного Совета СССР от 13 сентября 1944 года гвардии младшему лейтенанту Пустовалову Алексею Михайловичу было присвоено звание Героя Советского Союза.
В представлении к награждению Алексея Михайловича Пустовалова отмечено:
«17 февраля 1944 года, уничтожая вражескую группировку в районе Корсунь-Шевченковский, Пустовалов смело водил свой взвод в атаку на врага, врываясь в самую гущу боя. Лично товарищ Пустовалов три раза врывался в колонну, уничтожая врага огнём и гусеницами, при этом уничтожил 4 миномёта, 5 противотанковых оружий, 2 орудия, 7 автомашин и до 150 солдат и офицеров.
5 марта 1944 года батальону была поставлена задача совершить рейд в тыл врага и захватить переправу через р. Горный Тикич в М. Буки, т. Пустовалов, идя в голове батальона, смело и решительно вступал в бой с заслонами противника, уничтожив 3 пушки, 2 пулемётных гнезда, до 30 солдат и офицеров противника, первый ворвался в М. Буки и вышел к переправе Горный Тикич, не дав противнику взорвать его, чем обеспечил быструю переправу батальона и переправу наших войск через реку.
Неустанно преследуя противника, т. Пустовалов, проявляя мужество, отвагу и геройство, 6.3.44 г. в районе ст. Поташ зашел противнику во фланг, уничтожил 2 танка, 7 пушек, 15 автомашин. Этим самым посеял среди врага панику, в результате противник в панике со станции Поташ бежал, оставив большое количество танков, орудий, автомашин».
Высшей наградой Советского Союза гвардии младшего лейтенанта Алексея Пустовалова наградили в Москве, куда его после уже третьего ранения командировали осенью 1944 года. «Золотую Звезду» Пустовалов получил из рук Председателя Президиума Верховного Совета СССР Михаила Калинина.
После ранения в ногу Алексей Пустовалов вернулся в свою часть в середине мая 1944 года, а уже в июне его 11-я отдельная гвардейская танковая бригада была передана 1-му Белорусскому фронту и в составе 8-й гвардейской армии начала подготовку к Белорусской стратегической операции.
В июле 44-го гвардии младший лейтенант Пустовалов участвовал в составной части операции «Багратион» — Люблин-Брестской фронтовой операции. Алексей отличился в первый день наступления. При прорыве сильно укреплённой полосы противника под Ковелем танк гвардии младшего лейтенанта Пустовалова под яростным артиллерийским огнём противника за счёт умелого маневрирования на поле боя сумел ворваться на позиции немцев и уничтожил 1 самоходное артиллерийское орудие, 3 пушки, 4 подводы и автомашину с боеприпасами и до 50 вражеских солдат.
Продолжая углублять прорыв, экипаж Пустовалова на большой скорости ворвался в опорный пункт немецкой обороны, село Торговище, и рассеял вражеский гарнизон. При выходе на государственную границу СССР на реке Западный Буг танк Пустовалова снова подбили, и Алексей вновь оказался в госпитале.
Из наградного листа для представления к награждению орденом Отечественной войны I степени:
«Тов. Пустовалов в бою 18.7.44 года при прорыве укреплённой обороны противника действовал смело и решительно. Умело маневрируя на поле боя, он наносил большой урон противнику, сохранив свой танк от обстрела противника. На большой скорости первый ворвался в село Торговище и рассеивал пехоту противника, заставив его бросить одну пушку. В этом бою т. Пустовалов уничтожил 3 пушки, 4 подводы, 1 автомашину, 1 сам. пушку и 50 солдат и офицеров противника».
Награжден Алексей Михайлович также орденами Ленина, Отечественной войны II степени, медалями.
В январе 1945 года Алексей участвовал в прорыве немецкой обороны на Магнушевском плацдарме, освобождал центральные районы Польши в ходе Варшавско-Познанской операции.
В феврале 1945 года Алексею Пустовалову присвоили звание гвардии лейтенанта, и он принял под командование танковую роту своей бригады.
В феврале–марте 1945 года он участвовал в разгроме группы армий «Висла» в восточной Померании. 5 марта 1945 года в бою за город Штаргард Алексея контузило, но он быстро вернулся в строй.
Во время Берлинской операции он вёл свою роту на штурм немецкой обороны на Зееловских высотах, затем совместно с пехотинцами 5-й ударной армии штурмовал восточные кварталы города Берлина, где он и закончил войну.
В конце 1945 года гвардии лейтенант Пустовалов уволился в запас. Ранения, а их было три и одна контузия, не позволили ему продолжить службу в армии. Но не мог сидеть без дела бывалый фронтовик. Поселившись в городе Клин, с середины 1950-х годов работал на Клинском термометровом заводе, коммунисты избрали его секретарём партийной организации. Он активно участвовал в военно-патриотической работе, общаясь с молодёжью.
Много лет спустя после страшных военных событий побывал Алексей Михайлович в тех местах, где когда-то полыхало пламя одной из крупнейших битв Великой Отечественной войны. Ветеран войны любовался возрождённым из руин прекрасным городом Корсунь-Шевченковским, Корсуньской электростанцией на Днепре когда-то разрушенной гитлеровцами.
Радостной была встреча героя и со своими земляками — жителями села Львово Токарёвского района. Алексей Михайлович рассказывал им о доблести и мужестве советских воинов в боях с немецко-фашистскими захватчиками и призывал крепить могущество нашей Родины трудом.
Умер Алексей Михайлович Пустовалов 28 мая 1981 года. Похоронили Героя в деревне Белевитино Клинского района Московской области.
Память о Герое Советского Союза Алексее Михайловиче Пустовалове увековечена и на малой родине, и в городе, где закончилась его жизнь, а также в городе, за освобождение которого он получил высокое звание страны.
В Токарёвке на военно-историческом мемориальном комплексе на площади имени дважды Героя Советского Союза Алексея Рязанова установлена стела в честь Пустовалова. В школе села Львово, где учился будущий Герой, есть парта его имени, памятная доска на здании школы, стела и бюст на территории местного мемориала.
Помнят об Алексее Пустовалове и в городе Клину, где его имя увековечено на аллее Героев и мемориале «Клинчанам — Героям Советского Союза».
На аллее Героев в Корсунь-Шевченковском, что в Черкасской области Украины, также увековечено имя уроженца Токарёвки Алексея Пустовалова.