В 1942 г. поступил во 2-й Московский медицинский институт, в 1943 г. стал курсантом Военно-морской медицинской академии, в 1948 г. заканчивает Днепропетровский медицинский институт. Параллельно в течение 2 лет заочно учился на химическом факультете Ленинградского университета. В 1950 г. защитил кандидатскую диссертацию, в 1958 г. — докторскую, на соискание ученой степени доктора медицинских наук.
В 1958г. А.М. Уголев сделал эпохальное научное открытие — он открыл мембранное пищеварение — универсальный механизм расщепления пищевых веществ до элементов, пригодных к всасыванию. Предложил трехзвенную схему деятельности пищеварительной системы (полостное пищеварение — мембранное пищеварение — всасывание), экскреторную теорию происхождения внешней и внутренней секреции, теорию пищеварительно-транспортного конвейера, метаболическую теорию регуляции аппетита.