Alessandro Carletti est né à Rome. Il a étudié la photographie et la peinture, et a découvert très tôt sa passion pour la création des lumières, une passion entretenue par son père qui travaillait dans le monde du théâtre. Il fait ses débuts à la scène dans les productions de Carmelo Bene au Teatro Eliseo de Rome. À la fin des années 1990, il commence à travailler au Rossini Opera Festival de Pesaro, où il consolide son expérience dans le domaine de l’opéra.
Il collabore régulièrement avec le metteur en scène Damiano Michieletto – Le Triptyque (Puccini) au Theater an der Wien, Don Carlo (Verdi) à l’Opéra de Vienne, Cavalleria rusticana (Mascagni) au Théâtre San Carlo de Naples, Un bal masqué (Verdi) à la Scala de Milan, Le Voyage à Reims (Rossini) à l’Opéra national des Pays-Bas, Guillaume Tell (Rossini), Cavalleria rusticana et Pagliacci (Mascagni, Leoncavallo) au Covent Garden de Londres, Rigoletto (Verdi) à Amsterdam puis à la Fenice de Venise, Aquagranda (Filippo Perocco) à Venise, Alcina (Händel) à Salzbourg et Aïda (Verdi) à l’Opéra de Munich. Il imagine aussi les lumières de La Damnation de Faust (Berlioz), de Luisa Miller (Verdi), du Songe d’une nuit d’été (Britten), de Don Pasquale (Donizetti), de Jenůfa et de Katia Kabanova (Janáček), du Chevalier à la rose (R. Strauss), de Giulio Cesare (Händel), de Mass (Bernstein) et de La Ferme des animaux (Alexander Raskatov, création mondiale).
Il travaille régulièrement avec le metteur en scène Barrie Kosky – Sémélé (Händel), Candide (Bernstein), La Bohème et Turandot (Puccini), Le Chevalier à la rose, Dialogues des carmélites (Poulenc) –, et collabore avec Lotte de Beer pour La Pucelle d’Orléans (Tchaïkovski) au Theater an der Wien, Stefano Ricci et Gianni Forte pour Nabucco (Verdi) au Festival Verdi de Parme, Silvia Paoli pour Lucrezia Borgia (Donizetti) et Les Capulet et les Montaigu (Bellini),
John Turturro pour Rigoletto (Verdi) à Palerme, et Johannes Erath pour Le Château de Barbe-Bleue et Il Tabarro (Bartók, Puccini) à Rome. Il a été récompensé aux Knight of Illumination Awards 2015 pour Guillaume Tell à Covent Garden.