4 ноября 2013 года участвовал в спецоперации в Дагестане против исламских боевиков. Алексей был пулемётчиком, замыкавшим группу с двумя товарищами. Из тыла их атаковали четверо боевиков, один из товарищей был ранен в ногу и руку. Алексей вёл ответный огонь из пулемёта, пока у него не закончились патроны в коробке. Когда он приподнялся для перезарядки для пулемёта, то получил смертельное ранение. Смерть Алексея Матюшина стала 30-й потерей среди личного состава «Альфы», начиная со штурма дворца Амина.