С 24 февраля 2022 года принимал участие во вторжении России на Украину. По утверждению МО РФ, в первый день вторжения с вертолёта десантировался в аэропорту Гостомеля Киевской области и несколько дней участвовал в боях. Согласно российской официальной версии, З марта 2022 года при выполнении задачи был тяжело ранен снайпером, но продолжал эвакуировать боевых товарищей. В медпункте аэродрома Гостомеля скончался от ранений. Похоронен на федеральном военном мемориале «Пантеон защитников Отечества» в городе Мытищи Московской области. Указом Президента Российской Федерации (закрытым) от 11 июня 2022 года «за мужество и героизм, проявленные при исполнении воинского долга», гвардии майору Осокину Алексею Николаевичу было посмертно присвоено звание «Герой Российской Федерации».
