В Москве Алексей жил вместе с матерью — отец к этому времени умер. Устроился работать осветителем на кинофабрику, впоследствии с кинохроникой объездил почти всю страну. В 1928 году женился на ассистенте режиссёра — Зое Григорьевне Шаблеевой (1900—1961), которая была на шесть лет старше его. В 1938 году у них родился сын Андрей. Под влиянием брата жены — Евгения Григорьевича Шаблеева, Алексей Амальрик окончил рабочую аспирантуру Института кинофотоискусства (ныне Научно-исследовательский кинофотоинститут). Однако оставил кинематограф и в 1935 году поступил на исторический факультет Московского государственного университета. В 1939 году, не окончив университет, был призван в Красную армию; участвовал в Польском походе Красной армии, получил звание лейтенанта. В 1940 году служил на Северном флоте. В июне 1941 года сдавал в МГУ выпускные экзамены, когда началась Великая Отечественная война.