Etudiant en droit, il est présenté à Jules Michelet par Adolphe Chéruet, son professeur à Rouen. Le 3 août 1843, il épouse la fille de Michèlet, Adèle, puis s'installe en 1845 au château de Vascoeuil, propriété de sa famille, en compagnie de Jules Michelet. Il devient son correcteur.

En 1848, il tente de se faire élire à l'Assemblée sans succès. Michelet le fait nommer pour la suppléance sur la chaire d'Edgar Quinet au Collège de France, lorsque celui-ci est élu député. La solide amitié entre Michelet et Dumesnil ne résiste pas au remariage de Jules Michelet avec Athénaïs Mialaret en mars 1849, ce qui n'empêche pas Alfred Dumesnil de perdre sa place au Collège de France après le Coup d'Etat du 2 décembre 1851, tout comme Michelet et Quinet. Il accepte un poste de professeur dans le Haut-Rhin, qu'il quitte après la mort de sa fille Camille en 1853 pour devenir le secrétaire de Lamartine jusqu'en 1862.

Il se réinstalle à Vascoeuil dont il sera adjoint à la mairie puis maire en 1893-1894