Après avoir travaillé chez un architecte à Tours pendant les vacances d’été, Alain Bourbonnais est admis en 1943 à l’Ecole des Beaux-Arts de Paris dont il ressortira diplômé en 1954.
Au début des années 1960, il remporte plusieurs concours publics nationaux et internationaux dont les théâtres de Caen et de Luxembourg en 1963. Ces projets lui feront rencontrer des comédiens et des metteurs en scène pour lesquels il réalisera de nombreux décors.
Alain Bourbonnais élabore aussi des espaces d’habitation (L’îlot du Pont, Auxerre), de circulation (la première station du RER à Nation, Paris), de loisirs (Le Parc de détente et de loisirs du Tremblay, Champigny-sur-Marne), de culture (La bibliothèque municipale d’Auxerre) et de culte (L’Eglise Stella Matutina, Saint-Cloud).
Après avoir été chef d’atelier à L’Ecole Nationale Supérieure des Beaux-Arts de Paris (1963-1967), il reçoit en 1968 le titre d’Architecte en chef des bâtiments civils et palais nationaux.