Родился 4 марта 1897 года в Москве в семье педагога. Начальную школу посещал в Тифлисе, с 1911 года проживал в Киеве. В гимназии сблизился с протоиереем В. В. Зеньковским, председателем Киевского религиозно-философского общества и приват-доцентом Киевского университета.

В 1915 году окончил 7-ю киевскую гимназию и поступил на историко-филологический факультет Киевского университета. В том же году получил золотую медаль за работу "Жозеф де Местр и Константин Леонтьев".

С 1916 году служил в Земском союзе, затем был мобилизован в железнодорожный батальон. Преподавал математику и физику в батальонной школе. В 1916-1917 годах написал первые богословские работы, опубликованные позже В. И. Экземплярским в журнале "Христианская мысль" ("К вопросу о вечных муках", "Тайна любви и таинство брака", "Литургический канон теперь и прежде"). Осенью 1917 года демобилизован по состоянию здоровья, вернулся в Киев, где у него завязалась тесная дружба с архимандритом Спиридоном (Кисляковым), бывшим афонским монахом, а позже полковым священником. После начала революционного вихря они вдвоём стали ходить по казармам и рабочим кварталам с проповедью Слова Божия. В 1918 году, после обстрела Киева, они организовали помощь пострадавшим.

В 1920 году окончил Киевский университет. Весной того же года тяжело заболел туберкулезом и был устроен отцом Спиридоном в деревню Красногорку близ мест. Бородянка Киевской губернии на попечении местных крестьян в обмен на обещание устроить в деревне церковь. К осени, когда церковь, переделанная из бывшего помещичьего дома, была готова, Анатолий поправился, и полюбившие его крестьяне стали просить его стать у них священником.

18 августа 1920 года рукоположен во иерея в Успенском соборе Киево-Печерской лавры, служил в храмах села Андреевка и деревни Красногорка. Постепенно его стали посещать приезжающие из Киева знакомые, приходилось и самому отцу Анатолию бывать и служить в Киеве. Новые духовные дети отца Анатолия стали просить его совсем переехать в Киев, а отец Спиридон (Кисляков) нашёл другого юного священника, согласившегося поехать в деревню - Николая Венглинского.

С 1921 года отец Анатолий - настоятель домового храма Марии Магдалины в Киеве, маленькой (бывшей приютской) церкви барачного типа. Организовал и возглавил сестричество при храме.

В 1922 году выступал на многочисленных лекциях и диспутах против теософии, участвовал в диспуте на тему "Наука и религия" вместе с единомышленниками математиком Б. Н. Делоне и философом В. Ф. Асмусом; читал публичный доклад "Христос и мы" в Христианском студенческом союзе.

По распоряжению властей церковь Марии Магдалины была закрыта под предлогом "близости от детского учреждения". С 1922 года - настоятель храма Иоанна Златоуста, бывшей домовой церкви Киевского религиозно-просветительного общества. Активно боролся с обновленчеством.

В ночь на 4 апреля 1923 года арестован в Киеве по обвинению в "подрыве советской власти путём проповедей", заключён в Бутырскую тюрьму в Москве. 16 мая 1923 года приговорён Комиссией ОГПУ по административным высылкам к двум годам ссылки в Марийскую автономную область. Отбывал ссылку в городе Краснококшайск (ныне Йошкар-Ола) вместе с киевским архимандритом Ермогеном (Голубевым), тайно совершал богослужения на дому. Выступал против обновленцев, за что был арестован в начале 1924 года4 освобождён из тюрьмы через три месяца.

После досрочного освобождения из ссылки в конце ноября 1924 года вернулся в Киев и был назначен настоятелем Варваринской церкви при храме Николы Доброго на Подоле, по-прежнему возглавлял сестричество; как пастырь был очень популярен у киевской интеллигенции и студенчества.

После публикации "Декларации" 1927 года осуждал действия заместителя патриаршего местоблюстителя митр.ополита Сергия (Страгородского). Осенью того же года был одним из авторов Обращения к нему киевлян с призывом изменить избранный им курс церковной политики (т. н. Киевского воззвания). В сентябре 1928 года в числе шести киевских священнослужителей обратился с коллективным письмом к экзарху Украины митрополиту Михаилу (Ермакову) с протестом против его Декларации в духе политики митрополита Сергия. Они заявили, что порывают с митрполитом Михаилом и вступают в общение с иосифлянским епископом Димитрием (Любимовым). Отец Анатолий возглавил киевских иосифлян. В середине октября 1928 года встречался в Ленинграде с главным иосифлянским идеологом протоиереем Феодором Андреевым.

С конца 1928 года служил в Преображенской церкви Киева. Вместе с молодёжью общины совершал паломничества в Дивеевский, Саровский и другие монастыри. Весной 1930 года передал за рубеж ряд материалов о гонениях на Церковь в СССР.

14 октября 1930 года арестован в Киеве по обвинению в шпионаже в пользу Польши и антисоветской агитации. 23 октября привлечён к следствию по делу "Всесоюзного центра Истинно-Православной Церкви". Около года находился в московских Лубянской и Бутырской (с 23 ноября 1930) тюрьмах.

Из обвинительного заключения:

"Будучи активным участником к/р организации "Истинно Православная Церковь", связался в её интересах с заграничными белогвардейскими кругами, которые информировал о положении в СССР. Используя свои связи с белой эмиграцией, пытался вызвать усиление а/с кампании в 1930 г., направив за границу заведомо ложные материалы о положении церкви в СССР. Пытался согласовать к/р деятельность организации "Истинно Православная Церковь" с белоэмигрантским церковниками. Руководил к/р деятельностью ячейки организации в городе Киеве. Участвовал в совещаниях активистов организации на Украине".

3 сентября 1931 года приговорен Коллегией ОГПУ к расстрелу с заменой 10 годами ИТЛ. 28 сентября отправлен по этапу в Карелию.

Из показаний отца Анатолия на допросе 28 августа 1937 года известно, что в 1930 году вместе с ним была арестована его жена, Нина Сергеевна. Она была осуждена на три года ссылки по ст. 58-11 УК РСФСР. Работала медсестрой в системе лагерей. Проживала в Угличе Ярославской области. Освободившись в 1933 году, больше не работала.

Отец Анатолий отбывал срок в Свирьском ИТЛ: с 3 октября 1931 года - в Бажанах, а с января 1932 года - в Свирьстрое. 7 ноября 1932 года переведён в Соловецкий лагерь особого назначения, до ноября 1933 года занимался канцелярской работой в городе Кемь. В 1934 году отправлен в Беломоро-Балтийский ИТЛ на строительство канала: отбывал срок в Парандове, Выгозере, Качкане, Сосновце, с мая по ноябрь 1934 года - в Тунгуде, со 2 ноября 1934 по 15 июня 1937 года - в Надвоицах и с 18 июня 1937 года - в Уросозере.

В лагере работал на лесоповале, был сторожем, пильщиком, экономистом, делопроизводителем, плетельщиком корзин. В свободное время писал читал, занимался английским языком, писал стихи. В каждой новой работе он всегда находил свои положительные стороны: либо больше времени для молитвы, либо "никто не мешает", либо лучше кормят, либо необыкновенная красота природы и т. д.

Все его письма глубоко оптимистичны. В них и философские размышления, и суждения о каких-то книгах, и описания природы, и стихи. О житейских проблемах он пишет вскользь:

"Живу в общем бараке... Барак фундаментальный, хороший, только, прости, клопы неимоверные. В душе что-то твёрдое, спокойное. Теперь внешние обстоятельства - переброски, лишения, неприятности как-то не затрагивают душевной глубины".

"Я пишу с нового места. Прибыл сегодня ночью. Долго ли здесь буду - не знаю, но чувствую, что буду недолго и двинусь дальше. Куда? Может быть в Соловки, может быть в другой какой-нибудь край, не знаю. На сердце спокойно и радостно... Внешне всё хорошо, только посылки гуляют. Особенно обидно, что сапоги не дошли".

"Последние дни в работе не так отъединён от других, как раньше, не мог сосредоточиться во внутренней своей келье. А от рассеянности и растерянности духовной всё внутри обесценивается и блекнет... Ведь вся радость и вся жизнь во внутреннем сокровище, и когда оно оскудевает в сердце, жизнь становится будничной и осенней. На работу хожу - пилить дрова... Погода стоит необычайная. Дни светлые ясные, хотя день ото дня всё холоднее. Скоро нужны будут тёплые варежки... Неловко и писать, сколько раз мне их присылали".

"Устаю сильно, и все-таки жизнь кажется такой содержательной, богатой и интересной, и ... впечатление не одной недели и не одного месяца. Первое и самое важное, это та внутренняя задача — строительство внутреннего храма, которая неотступно стоит перед сознанием. Я чувствую, как малы мои усилия, и вижу — за весь пройденный путь даже не положил начала благого. Тут приливы и отливы, и так часто отлив относит назад за прежнюю черту и разрушает как будто уже собранный плод работы".

"Я вот, подводя часто итоги пережитых лет, вижу, как бесконечно я ленив, бездеятелен в самом главном - в духовном делании. С грустью вижу, как проходят годы, а я по-прежнему твержу и никак не могу усвоить азбуку единственной "науки всех наук" - делания духовного".

14 октября 1937 года был арестован в лагере по обвинению в антисоветской агитации. 20 ноября Особой тройкой УНКВД Карельской АССР приговорён к расстрелу.

Расстрелян 3 декабря 1937 года в урочище Сандармох близ посёлка Медвежья Гора (ныне город Медвежьегорск), Карелия, вместе с большой группой заключённых (1-й Соловецкий этап). Похоронен в общей безвестной могиле.