Родился 22 ноября 1958(19581122), деревня Афонино Переславского района Ярославской области.
В 1965 году семья Аксёновых переселилась в Переславль-Залесский, где в 1974 году он окончил среднюю общеобразовательную школу. По окончании школы поступил в Переславский техникум химической промышленности на кафедру автомобилей и автомобильного хозяйства, окончив его в 1978 году.
Работал водителем в Переславском химическом заводе и в переславской «Сельхозхимии». Занимался спортом, ездил на соревнования.
Ещё в юности принимал участие в реставрации храмов в Калининской области. Уже в этот период стал задумываться о вере. Был в паломничестве в селе Ракитное Белгородской области, где познакомился с отцом Серафимом (Тяпочкиным); впоследствии так описывал этот период жизни:
Этот удивительный, великий человек произвел на меня неизгладимое впечатление. Я увидел, как он общался с людьми и как он относился к нам. Он изменил всю мою жизнь. И уже через год я стал студентом Московской духовной школы, традиции которой теперь пытаюсь продолжать в нашем Ярославском духовном училище.
В 1981 году В. А. Аксёнов поступил в Московскую духовную семинарию, в 1985 году — в Московскую духовную академию, которую окончил в 1989 году со степенью кандидата богословия.
16 июня 1987 года пострижен в монашество с именем Анатолия в честь преподобного Анатолия Киево-Печерского.
28 июня 1987 года был рукоположен в иеродиакона, 18 июля 1987 года — во иеромонаха.
С августа 1989 года преподавал в Московской духовной академии и семинарии, был профессорским стипендиатом 1989—1990 учебного года.
10 апреля 1990 года возведен в сан игумена.
С сентября 1990 по апрель 1994 года исполнял послушание старшего помощника инспектора академии.
С ноября 1990 года — заместитель ректора по административно хозяйственной работе.
22 января 1994 года указом Преосвященного Михея, епископа Ярославского и Ростовского, назначен наместником Переславского Никитского и Троице-Данилова монастырей и устроителем Никольского женского монастыря.
В апреле 1994 года освобожден от занимаемой должности заместителя Ректора академии по административно-хозяйственной работе.
18 июля 1994 года постановлением Священного Синода утверждён наместником Никитского монастыря, временно исполнял обязанности и наместника Троице-Даниловского монастыря.
7 апреля 1995 года возведён в сан архимандрита.
Постановлением Патриарха и Священного Синода от 26 декабря 1997 года архимандриту Анатолию, наместнику Переславль-Залесского Никитского мужского монастыря, определено быть епископом Переславль-Залесским, викарием Ярославской епархии.
14 февраля 1998 года за всенощным бдением под праздник Сретения Господня в Богоявленском кафедральном соборе в Москве было совершено наречение архимандрита Анатолия во епископа Переславль-Залесского. Чин наречения совершили Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий, митрополит Крутицкий и Коломенский Ювеналий (Поярков), архиепископы Солнечногорский Сергий (Фомин), Истринский Арсений (Епифанов), Ярославский и Ростовский Михей (Хархаров), епископы Бронницкий Тихон (Емельянов), Зарайский Павел (Пономарёв), Верейский Евгений (Решетников), Орехово-Зуевский Алексий (Фролов), Дубоссарский Юстиниан (Овчинников), Хабаровский и Приамурский Марк (Тужиков), Красногорский Савва (Волков).
15 февраля 1998 года был хиротонисан во епископа Переславль-Залесского, викария Ярославской епархии.
С марта по декабрь 1998 года являлся ректором Ярославского духовного училища.
28 декабря 1998 года переведен на Магаданскую кафедру. Здесь он развернул бурную деятельность, потребовав предоставить епархии квоты на вылов рыбы. Подобная активность показалась местным властям чрезмерной, и менее чем через два года решением Священного Синода РПЦ его с понижением перевели в Тобольскую и Тюменскую епархию.
Был епископом Магаданским и Чукотским в январе 1999 — октября 2000 годов, где первой его задачей стало возрождения монашества на Колыме и в Магадане. В период его правления здесь стал действовать первый женский Покровский монастырь, было завершено строительство храма Благовещения Пресвятой Богородицы в посёлке Синегорье, а также заработал первый в Магаданской области детский православный лагерь в поселке Снежный.
С 8 октября 2000 года решением Священного Синода был назначен епископом Ялуторовским, викарием Тобольской епархии.
17 июля 2001 года за самовольное оставление в декабре 2000 года места служения почислен на покой.
Отойдя от дел, епископ Анатолий в 2002 году в селе Ефимьево Переславского района основал приют для престарелых, инвалидов и беспомощных людей «Божедомье»:
Вытереть слезы плачущим и накормить алчущих было главной мечтой моей жизни. Моя мама — инвалид по зрению, и я с детских лет видел, как тяжело живется немощным. Хорошо, если у кого-то есть дети, а если о таком человеке некому позаботиться, то его жизнь превращается в сплошную муку. Особенно я это прочувствовал после посещения подмосковного госпиталя Вишневского, где лежит много мальчишек-солдат, искалеченных в Чечне. Меня до глубины души потрясла встреча с двадцатилетним мальчишкой, которому взрывом оторвало обе руки и обе ноги. Он плакал, рассказывая, как хотел посмотреть по телевизору пасхальную службу, а соседи по палате переключили на боевик.
Под эгидой автономной некоммерческой организация «Божедомье» в настоящее время создаются мастерские, где можно получить навыки в различных ремёслах и рукоделии, организуются условия для экскурсионных и паломнических поездок, проведения тематических вечеров и праздников, а также создано всё необходимое для использования религиозных потребностей инвалидов с учётом их ограниченных возможностей.
С 6 октября 2010 года — епископ новоучреждённой Костанайской и Петропавловской епархии.