Алексея Мазуренко учил летать Анатолий Иванович Макаров — требовательный и принципиальный летчик-инструктор. Он не допускал никаких поблажек, никого из курсантов не выделял, все были для него равны. Анатолий Иванович не мог предположить, что один из его питомцев станет дважды Героем Советского Союза, генералом, прославленным летчиком. Правда, Алексей Мазуренко летал отлично. И не только потому, что еще до училища летал на учебном самолете в Шахтинском аэроклубе. Хватка была у него особенная.
Окончив училище, Мазуренко служил на Балтике в 1-м минно-торпедном авиаполку. В первые дни Великой Отечественной войны наносил бомбовые удары по портам и наземным целям в районах озера Самро, городов Порхова и Пскова.
В дальнейшем с группой летчиков-однополчан в составе 57-го штурмового авиаполка вылетал для нанесения бомбоштурмовых ударов по вражеским объектам и войскам на подступах к Ленинграду. Воевал с ожесточением, расчетливо, умело.
В наградном листе Военный совет Балтийского флота отмечал: «Летая в любых метеоусловиях, младший лейтенант Мазуренко всегда успешно выполняет задания командования. За последние три месяца имеет 45 боевых вылетов на штурмовку вражеских объектов и живой силы противника. До этого на бомбардировщике громил глубокие тылы врага. Вместе с группой уничтожил 10 танков, 115 автомашин, 18 бронемашин, 14 зенитных орудий и много другого оружия врага».
23 октября 1942 года капитану А. Е. Мазуренко присвоено звание Героя Советского Союза.
Окончив курсы усовершенствования командного состава ВВС ВМФ при родном авиаучилище, он стал летчиком-инспектором ВВС ВМФ.
С февраля по июнь 1943 года Мазуренко на Северном флоте. Обучает мастерству бомбометания с малых высот летчиков 46-го штурмового полка, лично водит группы штурмовиков наносить удары по кораблям противника. Затем он на Черноморском флоте. Участвует в освобождении Таманского полуострова.
В январе 1944 года Алексей Ефимович направляется на Балтику командиром 7-го гвардейского штурмового авиаполка.
Умелое руководство и личный пример командира дают высокие результаты. 16 мая 1944 года, будучи ведущим группы в количестве 22 самолетов, нанес удар по вражеским кораблям близ Азери. Здесь успешно был применен метод топ-мачтового бомбометания. Итог: потоплено три тральщика, два сторожевых корабля и один сторожевой корабль поврежден.
10 июня 30 штурмовиков, ведомых Алексеем Мазуренко, нанесли удар по артиллерийским батареям на Карельском перешейке. В результате удара разрушены пять блиндажей и два дзота, взорван склад с боеприпасами. Несколько дней спустя в Нарвском заливе он в составе группы потопил фашистский тральщик и быстроходную баржу.