Али бек родился 24 февраля 1864 г. в Сальянах в семье известных религиозных деятелей того времени. Рано потеряв родителей, Али бек воспитывался в доме своего деда Ахмеда Гусейнзаде, который в течение 32 лет являлся шейх-уль-исламом Кавказа.

Этот человек обладал незаурядной эрудицией и в своей семье культивировал любовь к литературе и истории мусульманских народов. Ахмед Гусейнзаде был тесно связан с прогрессивными деятелями того времени – Мирзой Фатали Ахундовым, Гасан беком Зардаби, Сеид Азимом Ширвани. Такие семейные традиции не могли не сказаться на формировании мировоззрения Али бека.

Свое первое образование Али бек получил в Тифлисской мусульманской школе, затем в Тифлисской классической гимназии. В 1885 г. он поступает на физико-математический факультет С.-Петербургского университета. По окончании университета в 1889 г. Гусейнзаде сразу же отправляется в Стамбул и поступает на медицинский факультет Стамбульского университета.

Здесь, в Турции, Гусейнзаде и начинает свою трудовую и общественную деятельность. В 1895-1900 гг. он работает военным врачом, а затем является доцентом (по другим данным – профессором) в Стамбульском университете. В эти годы он написал ряд монографий по теме происхождения и методов лечения таких болезней как сифилис и холера, являлся соавтором Энциклопедического медицинского словаря.
В этот же период Гусейнзаде, зная турецкий как родной, занимался переводами на этот язык произведений европейских, античных и восточных авторов: Эсхила, Гете, Шиллера, Адама Смита, Омара Хайяма, Фирдоуси и многих других. В дальнейшем он продолжит эту деятельность, которая была возможна благодаря его прекрасному владению самыми разными языками. Активная переводческая деятельность содействовала введению в научный оборот новых, натурализированных терминов, прочно вошедших в словарный состав турецкого языка.

Политическая активность Гусейнзаде проявляется в том, что он становится одним из основателей общества (партии) «Иттихад ве терегги» («Единение и прогресс»), которому в будущем предстояло сыграть важнейшую роль в обновленческом процессе в довольно-таки обветшалой к тому времени Османской империи. С именем Али бека связан, по словам азербайджанского исследователя Айдына Балаева, «переход от просвещенческого и культурного к политическому тюркизму».

В 1903 г. Али-бек вернулся в Баку и сразу же стал одной из самых заметных фигур в рядах тогда еще немногочисленной азербайджанской интеллигенции. В Баку он прожил семь лет. Вроде бы не очень долгий срок, но за это время Гусейнзаде проявил себя как теоретик общетюркского национального движения, стал одним из лидеров борьбы азербайджанского народа за свои права и показал себя прекрасным организатором национальной печати.

В 1905-1906 гг. он редактировал газету «Хаят», какое-то время был главным редактором газеты «Каспий». В своих многочисленных публикациях Али бек Гусейнзаде исследовал и анализировал самые разнообразные общенациональные проблемы.

В 1906-1907 гг. Али бек Гусейнзаде был редактором журнала «Фиюзат», финансированием которого занимался известный меценат Гаджи Зейналабин Тагиев. На страницах журнала Али-бек выступает с резкой критикой царских властей.

Наиболее важным достижением Али бека Гусейнзаде на общественно-политическом поприще, по мнению современников, было создание новой системы идеологии тюркской нации, т.е. выдвижение единой триады: тюркизация, исламизация, европеизация.

Умер он в Стамбуле в марте 1940 года.