Din anul 2014 este deputat din partea Partidului Socialiștilor din Republica Moldova (PSRM), formațiune la care este și membru al Consiliului Republican. Înainte de asta, a condus filiala din Bălți a Fundației de binefacere „Soluția”, organizație fondată de Igor Dodon, președintele Republicii Moldova și liderul neformal al socialiștilor.

La alegerile generale locale din 20 octombrie 2019, Nesterovschi a fost candidatul socialiștilor pentru funcția de primar al mun. Bălți, dar a pierdut în fața liderului Partidului Nostru, Renato Usatîi, care a câștigat cursa electorală din primul tur de scrutin, obținând aproape 62% din voturi.

În același timp, Nesterovschi a obținut un fotoliu de consilier municipal Bălți pe lista PSRM, însă a renunțat la el în favoarea mandatului de ales al poporului.

RISE Moldova a dezvăluit că, timp de cinci ani, Alexandr Nesterovschi a reușit să combine funcția de deputat cu cea de administrator al propriei afaceri, adică a Fama Glamosa SRL, firmă care deține în Bălți o agenție de turism. Deputatul a renunțat la funcția de director abia în 2020, după publicarea anchetei RISE. Totodată, Autoritatea Națională de Integritate (ANI) a inițiat o procedură de control pe marginea celor relatate de RISE și, aproape un an mai târziu, a stabilit că Nesterovschi a încălcat regimul juridic al incompatibilităților. Deputatul, însă, a atacat în instanță decizia ANI. În cazul în care actul de constatare al ANI va rămâne definitiv, Nesterovschi risca să-și piardă mandatul și să nu mai poate deține o funcție publică pe o perioadă de trei ani.

Alexandr Nesterovschi și-a pierdut mandatul de deputat în urma alegerilor parlamentare anticipate din 11 iulie 2021, după ce nu a acces în Parlament, fiind pe poziția a 34-a în lista Blocului electoral al Comuniștilor și Socialiștilor. Dar nu a stat mult departe de Legislativ, pentru că în februarie 2022 și-a recăpătat fotoliul de parlamentar.

La 15 martie 2023, Nesterovschi a anutat că părăsește fracțiunea Blocului electoral al Comuniștilor și Socialiștilor și aderă la Platforma „Mișcarea pentru Popor”, lansată o lună mai devreme de Partidul Șor, Partidul Acasă Construim Europa, condus de Gheorghe Cavcaliuc, Partidul Renaștere-Возрождение”, Uniunea Centristă din Moldova.

„Mă alătur cererii acestei Mișcări Naționale ca Guvernul să plătească facturile pentru electricitate, căldură și gaze pentru lunile de iarnă tuturor cetățenilor Republicii Moldova și, de asemenea, va participa activ la mitingurile acestei Mișcări”, a scris Alexandr Nesterovschi pe pagina sa de Facebook.