Создание отечественного железнодорожного транспорта граф начал с рекламной акции. В Петербурге на территории своего сада он проложил рельсы, по которым каталась платформа с грузом камней в 500 пудов. Затем, создав акционерную компанию из 700 акционеров по строительству железной дороги от столицы до Царского Села и далее в Павловск, Бобринский как председатель правления общества вложил в это дело свои 250 тысяч рублей (из общей цены акций 3 млн рублей).
В честь открытия Царскосельской железной дороги были отлиты настольные медали, на лицевой стороне которых написаны слова: «Первая железная дорога от Санкт-Петербурга до Павловска, открыта 30 октября 1837 года», а на обратной — изображен паровоз, а под ним текст: «Основатели первой железной дороги граф А.А. Бобринский, Бенедикт Крамер и И.К. Плитт».
Досконально изучивший технологию зарубежного сахароварения, Алексей Алексеевич стал засевать на своих угодьях свекловицу (сахарную свеклу) и варить сахар в построенном им в 1828 г. в селе Михайловском (ныне Куркинский район Тульской области) первом в России сахарном заводе. Основатель сахарного дела в России оставил две биографии на сей предмет.
Из Тульской губернии граф принес сахароварение и в украинские поместья, где создал в 1838 — 1858 гг. песочно-рафинадный и три сахарных завода, оборудованные по последнему слову техники. Технических специалистов он приглашал из-за границы. Сахарозаводчик занимался также серьезной селекционной работой.
Граф сам пахал землю, работал на заводе химиком. механиком, технологом. Ввел севооборот, травосеяние, разработал способы рационального удобрения, создал собственные сеялки, зерносушилки, зернохранилища. На ниве изобретательства у графа имелись подлинные шедевры. Например, разработанный им плуг-углубитель — «плуг Бобринского» — был удостоен медали на Всемирной выставке в Париже.
Как благотворитель, Бобринский ненавязчиво, без помпы и саморекламы, проявлял постоянную и немалую заботу о рабочих. При каждом заводе он на свой счет построил церковные приходы, больницы, школы, столовые, бани. Крупные суммы пожертвовал на повышение квалификации своих работников. Так, на одном только Смелянском песочно-рафинадном заводе «из 40 технологов... 24 со временем стали директорами и самостоятельными предпринимателями».
Без преувеличения можно сказать, что именно Алексей Алексеевич Бобринский не только приучил россиян к сахару, но и подготовил на своих заводах, а позднее и в Санкт-Петербургском специализированном институте прекрасные кадры русских сахаротехников и инженеров-технологов, заменив ими всех иностранных специалистов.
В 1858 г. Бобринский открыл начальное училище на 30 человек, освободив бедных учеников от платы; неоднократно передавал свои деньги на строительство Политехнического института в Киеве.
Еще до Крестьянской реформы 1861 г. Бобринский ввел среди своих крестьян самоуправление, увеличил им заработную плату, назначал льготы, премии, а после реформы давал им деньги, чтобы те выкупали у него землю.
За многогранную плодотворную деятельность на пользу России император Николай I в 1853 г. пожаловал графу орден Святой Анны I степени.
Скончался Бобринский скоропостижно 7 (20) октября 1868 г. в г. Смела (Черкасская область, Украина). «Во время сна разорвалась одна из мелких мозговых артерий. Сладкому королю была уготована королевская смерть — без мучений». С покойным — «одной из благороднейших и в высшей степени сочувствующих личностей» (П.А. Вяземский) — простились тысячи бывших его крепостных и горожан, для которых граф основал сахарный и механический заводы, построил железную дорогу Фастов — Знаменка и вокзал. «Впрягшись в катафалк вместо лошадей, (они) сами везли гроб несколько верст к железнодорожной станции Бобринская».
Останки графа были перевезены в столицу и похоронены в Александро-Невской лавре в присутствие императора Александра II.
Так, например, Лев Алексеевич, продолжая уже в преклонном возрасте дело своего отца (до этого сахароварением занимался его брат Владимир), прославился реформой деятельности сахарных заводов. Модернизировав производство, граф в 1903 — 1904 гг. перевел всех рабочих с 12-часового рабочего дня на 8-часовой без уменьшения оплаты труда, сопроводив это еще рядом льгот и послаблений.
Всем своим постоянным мастеровым и рабочим Бобринский безвозмездно предоставлял двух-, трехкомнатные квартиры с кухней и чуланом, домики на одну и две комнаты с отдельными погребами, чуланами, сараями и огородами. Либо выдавал им деньги (до 5 рублей в месяц) на съем жилья и на отопление (до 60 рублей в год), а также до 12 рублей на покупку жома и патоки для своего скота. Из заводского питомника засаживались садики, бывшие при квартирах.