А. А. Мавлонов окончил Национальный университет Узбекистана по специальности «Физика», а также проходил подготовку в Лейпцигском университете (Германия) и Юго-Западном университете Цзяотун (Китай). В 2024 году он защитил диссертацию на соискание учёной степени доктора физико-математических наук в Физико-техническом институте им. С. А. Азимова Академии наук Республики Узбекистан. С 2026 года занимает должность ведущего научного сотрудника Лаборатории фотоэлектроники того же института. С 2019 года проходит научную стажировку в университете Рицумэйкан (Япония) в должности доцента. Его научные интересы охватывают перовскитную и халькогенидную тонкоплёночную фотовольтаику, поглощающие материалы на основе Sb₂Se₃, прозрачные электроды и герметизацию фотовольтаических устройств. Его публикации насчитывают более 2 000 цитирований.