Уже в 1925 году Харитоновы переехали в Москву, поэтому сама Александра всегда считала именно столицу своим родным городом. После окончания школы Александра Харитонова поступила во ВГИК, почувствовав тягу к актерской профессии. Во время Великой Отечественной войны институт пришлось эвакуировать в Алма-Ату, где и Александра его и окончила. Сразу после получения диплома Александра Харитонова отправилась в Москву, там она поступила на работу в штат знаменитой киностудии «Мосфильм». Также до 1983 года Александра Харитонова состояла в труппе Театра-студии киноактера.
Дебют Харитоновой в кино состоялся еще во время учебы, в картине советского киноклассика Льва Кулешова «Сибиряки». Александра удачно сыграла школьницу Валентину. Следующей работой начинающей актрисы стала роль Людмилы Осьмухиной в фильме «Молодая гвардия» (режиссер Герасимов). Сотрудничество с Герасимовым продолжилось в следующей его картине под названием «Сельский врач». В это же время Харитонова сыграла задорную Шурочку в картине Ростоцкого «Дело было в Пенькове».
После удачных ролей в кино в телевизионной карьере Александры наступил некоторый перерыв, который актриса заполнила работой в театре-студии киноактера. Параллельно Харитонова занималась дубляжом.
В конце 1960-х актриса снова начала активно появляться в картинах советских режиссеров, преимущественно в эпизодических ролях (соседки, подруги, тетки главных героев, женщины на улице и т.п.). В начале 1990-х годов Александра Харитонова сниматься перестала. Последними работами актрисы стали роли в картинах «Прикосновение» (1992 год), «Виват, гардемарины» (1992 год), «Безумной страстью ты сама ко мне пылаешь» (1991 год), «Очищение» (1990 год), «Скорый поезд» (1988 год), «В распутицу» (1986 год), «Поживем-увидим» (1985 год), «От зарплаты до зарплаты» (1985 год), «Дикий хмель» (1985 год) и «Формула любви» (1984 год).
