В 1817 году Горчаков блестяще окончил Царскосельский лицей и в чине титулярного советника начал дипломатическую карьеру. Его первым учителем и наставником был граф И.А. Каподистрия, статс-секретарь Министерства иностранных дел по восточным и греческим делам. Вместе с Каподистрией и другими дипломатами Горчаков находился в свите царя на конгрессах Священного союза в Троппау, Лайбахе и Вероне. В качестве атташе он выполнял дипломатические поручения царя. Александр I был к нему благосклонен и «всегда отмечал как одного из лучших питомцев лицея».

В 1820 году Горчакова направили секретарем посольства в Лондон. В 1822 году он стал первым секретарем посольства, а в 1824 году ему пожаловали чин надворного советника.

Горчаков оставался в Лондоне до 1827 года, затем его перевели на должность первого секретаря в Риме. В следующем году молодой дипломат стал советником посольства в Берлине, а затем в качестве поверенного в делах он вновь оказывается в Италии, на этот раз во Флоренции и Лукке – столице Тосканского государства.

В 1833 году по личному распоряжению Николая I Горчаков был направлен в Вену в качестве советника. Посол Д. Татищев поручал ему ответственные задания. Многие донесения, шедшие в Петербург, составлялись Горчаковым. За дипломатические успехи Горчаков был пожалован в статские советники (1834).

В 1838 году Горчаков оставил службу в Вене, возвратился в столицу. Решение Горчакова подать в отставку объясняется тем, что у него не сложились отношения с главой МИДа Нессельроде.

Лишь в 1841 году Александр Михайлович получил новое назначение и отправился чрезвычайным посланником и полномочным министром в Вюртемберг.

Революции 1848–1849 годов, охватившие Европу, застали дипломата в Штутгарте. Горчаков не одобрял революционных методов борьбы. Сообщая о митингах и демонстрациях в Вюртемберге, он советовал охранять Россию от взрыва, подобного западноевропейскому.

В 1850 году Горчаков получил назначение чрезвычайным посланником и полномочным министром при Германском союзе (столицей был Франкфурт-на-Майне). При этом он сохранил пост в Вюртемберге. Горчаков добивался сохранения Германского союза как организации, сдерживавшей усилия Австрии и Пруссии – двух соперничавших держав – выступать в роли объединителя Германии.

Вскоре началась Крымская война. В это трудное для России время Горчаков проявил себя дипломатом высочайшего класса. В июне 1854 года его направили послом в Вену. На стороне Турции тогда выступили Англия и Франция, а Австрия, не объявляя России войны, помогала державам антирусского блока. В Вене Горчаков убедился в коварных замыслах Австрии, направленных против России. Особое беспокойство у него вызывали попытки Австрии привлечь на свою сторону Пруссию. Он сделал все, чтобы Пруссия осталась нейтральной.

В декабре 1854 года послы всех воюющих держав и Австрии собрались на конференцию, Россию на ней представлял Горчаков. На многочисленных заседаниях конференции, продолжавшихся до весны 1855 года, он пытался смягчить жесткие требования держав. Российский дипломат вступил в тайные переговоры с графом Морни, доверенным лицом Наполеона III. Узнав об этом, представители Австрии обратились в Петербург к Александру II и добились от него принятия своих условий, так называемых «пяти пунктов». Горчаков же считал, что продолжение переговоров с Францией позволило бы России заключить мир на более выгодных для нее условиях.

На Парижском конгрессе, завершившем свою работу 18 (30) марта 1856 года, Россия подписала договор, зафиксировавший ее поражение в Крымской войне. Самым тяжелым условием Парижского мира была статья о нейтрализации Черного моря, по которой России запрещалось иметь там военный флот и строить прибрежные оборонительные сооружения.

После поражения в Крымской войне 15 апреля 1856 года Министерство иностранных дел возглавил Горчаков. Александр II, отдавая должное его опыту, таланту, уму, остановил свой выбор именно на нем, несмотря на попытки Нессельроде помешать этому назначению.

Горчаков стремился проводить «национальную» политику, не жертвуя интересами России во имя чуждых ей политических целей, в том числе целей Священного союза. Он первым в своих депешах стал употреблять выражение: «государь и Россия».

Борьба за отмену ограничительных статей Парижского трактата стала стратегической целью внешнеполитического курса Горчакова на ближайшие полтора десятилетия. Для решения этой главной задачи нужны были союзники.

Александр II склонялся к сближению с Пруссией, но Горчаков признавал недостаточным союз со слабейшей из великих держав для возвращения России ее прежнего положения в Европе. Достижение положительного результата он связывал с тесным сотрудничеством с Францией. Александр II согласился с доводами дипломата. Горчаков предписывал российскому послу в Париже Киселеву передать Наполеону III, что Россия не будет мешать Франции завладеть Ниццей и Савойей.

Наполеон III, проводивший дипломатическую подготовку к войне с Австрией, также нуждался в скорейшем подписании русско-французского союза. В результате многочисленных встреч, споров и компромиссов 19 февраля (3 марта) 1859 года в Париже был подписан секретный русско-французский договор о нейтралитете и сотрудничестве. И хотя Россия не получила поддержки Франции при пересмотре статей Парижского мира, этот договор позволил ей выйти из изоляции, в которой она находилась после поражения в войне с Турцией.

В начале 1860-х годов Горчаков занимал видное положение в правительстве и оказывал большое влияние не только на внешнюю политику, но и на внутренние дела страны, выступая за проведение умеренных буржуазных реформ. Российскому министру был присвоен чин вице-канцлера (1862), а затем государственного канцлера (1867).

Горчаков обновил состав министерства, отстранив многочисленных иностранцев и заменив их русскими людьми. Большое значение придавал Горчаков историческим традициям своей страны и опыту ее дипломатии. Образцом дипломата он считал Петра I. Обладая несомненным литературным талантом, Горчаков так изящно составлял дипломатические документы, что они нередко напоминали художественные произведения.

В 1861 году началось восстание в Польше, целью которого было восстановление Королевства Польского. В июне 1863 года западные державы обратились в Петербург с предложением созвать европейскую конференцию государств, подписавших трактаты 1815 года. Горчаков заявил, что польский вопрос – внутреннее дело России. Он предписал русским послам за границей прекратить все переговоры с европейскими государствами по польским делам.

В начале 1864 года Польское восстание было подавлено. Наибольшие выгоды при этом извлекла Пруссия: ее активная поддержка действий России сблизила позиции двух стран.

Горчаков участвовал также в решении проблемы русских колоний в Северной Америке – Аляски, Алеутских островов и западного побережья до 55-го градуса северной широты.

16 декабря 1866 года с участием царя состоялось совещание, на котором присутствовали инициатор продажи Аляски великий князь Константин Николаевич, А.М. Горчаков, Н.Х. Рейтерн, Н.К. Краббе, посол России в США Э.А. Стакль. Все они безоговорочно высказались за продажу российских владений США. Царское правительство знало о наличии там золотых россыпей, но не имея на Дальнем Востоке ни значительной армии, ни сильного флота, учитывая тяжелое финансовое положение страны, сохранить колонию было невозможно. Договор о продаже Аляски за 7 миллионов 200 тысяч долларов (11 миллионов рублей) был подписан 18 марта в Вашингтоне и в апреле ратифицирован Александром II и Сенатом США.