Его сын — А. А. Бильдерлинг — получил образование в Пажеском корпусе и Николаевской академии генерального штаба. После нескольких лет службы в гвардейской кавалерии был начальником Тверского кавалерийского юнкерского училища, а в 1877–1878 годах участвовал в русско-турецкой войне, командуя 12-м драгунским Стародубовским полком.
Став в 1879 году начальником Николаевского кавалерийского училища в Петербурге, боевой генерал-кавалерист А. А. Бильдерлинг поддерживал строгий порядок в быте и учёбе кадетов, хотя и не устанавливал жёсткой прусской дисциплины. В память о М. Ю. Лермонтове, окончившем Школу гвардейских подпрапорщиков и кавалерийских юнкеров, позже преобразованную в Николаевское кавалерийское училище, Бильдерлинг стал инициатором создания при училище Лермонтовского музея, который был открыт 18 декабря 1883 года. Бильдерлинг отыскал немало материалов для музея, написал два портрета Лермонтова, принял участие в конкурсе на создание памятника поэту для парадного сквера перед зданием училища. Он состоял в переписке со многими деятелями русской культуры, поместил в журнале «Русская старина» несколько статей о Лермонтовском музее, сообщавших о поступлении документов и рукописей поэта, напечатал ряд статей о развитии культуры, улучшении сельского хозяйства, составил альбом «Просветители России» с одиннадцатью портретами собственной работы.
Александр Александрович удивительным образом совмещал творческую и общественную деятельность с военной службой. После работы в Николаевском кавалерийском училище он был помощником начальника Главного штаба и командиром 17-го армейского корпуса, который воевал на Дальнем Востоке. В 1905 году генерал стал членом Военного совета.
Александр Александрович Бильдерлинг умер 13 июня 1912 года и был похоронен на Новодевичьем кладбище. Сведения о точном месте его погребения сегодня утрачены.