Действительный статский советник (с 1770), камергер (с 21.04.1771). Сын вице-адмирала, генерал-кригс-комиссара флота Михаила Андреевича Белосельского (1702—1755) от его второго брака с графиней Натальей Григорьевной Чернышёвой. Племянник И.Г. Чернышёва и П.Г. Чернышёва (прапрапрадеда П.Б. Мансурова). Записанный с детских лет в гвардию, он в 1749 из полковых сержантов поступил в Преображенский полк. Через три года отправлен в Лондон «для обучения в министерских делах и обхождениях». В 1760 был переведён из гвардии капитан-поручиков в армию полковником. Тогда же поступил в штат русского посольства в Париже.
4.02.1766 назначен первым посланником России в Саксонии (ранее интересы С.-Петербурга в Саксонии представляли посланники России в Речи Посполитой, поскольку польский трон в 1697-1763 занимали саксонские курфюрсты Август II и Август III). Для информационной подготовки Белосельскому были предоставлены обзоры дипломатических отношений Российской империи с Данией, Пруссией, Швецией, Речью Посполитой, Османской империей, Австрией, Англией, Фрапнцией. Испанией, Персией и Китаем. В конце мая Белосельский отправился к месту назначения через Кенигсберг и Берлин, прибыл в Дрезден 28.07, на следующий день вручил копию верительной грамоты министру иностранных дел графу Флемингу. 30.07 вручил кредитивную грамоту принцу-администратору при малолетнем курфюрсте Фридрихе-Августе III. По свидетельству французского поверенного в делах в С.-Петербурге М.Д. Бурре де Корберона, Белосельский наделал во время работы в Дрездене множество долгов. Скоропостижно скончался в Марселе от удара «по пути на воды для лечения». В России долгое время считался без вести пропавшим. В Дрездене его сменил брат А.М. Белосельский-Белозерский, у которого различные проходимцы периодически вымогали деньги.
Был женат на Анне Фёдоровне Наумовой (1740-1796), дочери действительного тайного советника Ф.В. Наумова, бывшего Казанским губернатором (1740) и С.-Петербургским генерал-полицмейстером (1740-1744). Во время пребывания Белосельского во Франции Анна Фёдоровна после частых ссор покинула его и вернулась в отцовский дом в Москву, где связалась с тремя братьями Салтыковыми, которые вселились к ней в дом и стали управлять её имениями. По характеристике А.Т. Болотова, княгиня Белосельская была «ума не совсем острого, а несколько простовата, хотя с другой стороны очень добродушна». Детей супруги не имели. Перед смертью А.Ф. Белосельская сблизилась со своим двоюродным братом П. Самариным и родила от него сына, получившего фамилию Петровский.
