Св. Анатолий се родил в Александрия. Тук той получил и образование. Бил ръкоположен за дякон от св. Кирил Александрийски. През 431 г. участвал в III Вселенски събор в Ефес.
В края на 440 г. бил апокрисиарий (постоянен представител) на Александрийския патриарх в Константинопол. След свалянето на св. Флавиан на т.нар. разбойнически Ефески събор през 449 г., при избора на нов Константинополски патриарх възникнали разногласия; било прието решение да се избере кандидат от друг град и изборът паднал на Анатолий.
Клонящият към ереста на монофизитството Александрийски патриарх Диоскор I, надявайки се, че Анатолий ще му се подчини, дошъл лично в Константинопол и извършил ръкоположението. Така през ноември 449 г. Анатолий станал Константинополски патриарх.
Новият патриарх не оправдал надеждите на монофизитите и останал верен на Православието. През 450 г. той подписал томоса на римския светец Лъв Велики, в който се излагало учението за двете природи на Христа. През 451 г. бил свикан IV Вселенски събор в Халкидон, в който патриарх Анатолий взел дейно участие. През 458 г. под негово председателство в Константинопол се провел Поместен събор, който потвърдил решенията, приети в Халкидон и признал за незаконно постановлението на монофизитския Александрийски патриарх Тимотей Елур.
Името на патриарх Анатолий е свързано с укрепване на авторитета на Константинополската катедра. Още през 449 г. патриархът обвинява местния митрополит в Никейската епархия в неканонично и жестоко отношение към духовенството. През същата година на Поместния събор в Константинопол бил свален Тирският епископ Фотий и град Тир бил включен в състава на Бейрутската епархия. По време на Халкидонския събор св. Анатолий постигнал да бъде прието 28-о правило, според което Константинополската катедра станала равночестна на Римската и си осигурявала редица предимства.
Заслуга на патриарх Анатолий е строителството на нови църкви в столицата, както и пренасянето на мощи на мъченици. През 450 г. били пренесени ризата и поясът на Пресвета Богородица от Йерусалим в Константинопол, в храма „Св. Богородица Влахернска“. През същата година патриархът възстановил Влахернския храм. С помощта на императрица св. Пулхерия той построил през 452 г. храм в чест на св. Четиридесет Севастийски мъченици, пренасяйки в него мощи от храма на св. Тирс. През 456 г. патриархът издигнал църквата „Св. Тома“, а през 458 г. по негово нареждане били пренесени мощите на св. мъченица Анастасия Узорешителница в посветения на нея столичен храм.
На 7 февруари 457 г. той коронясал император Лъв, което станал вероятно първият случай на коронация на император от Константинополски патриарх.
На патриарх Анатолий се приписва авторството на редица стихири.
Починал на 3 юли 458 г. в Константинопол.
Тропар на св. Анатолий, патриарх Константинополски, глас 4:
Правило веры и образ кротости, воздержания учителя яви тя стаду твоему, яже вещей истина: сего ради стяжал еси смирением высокая, нищетою богатая, отче Анатолие, моли Христа Бога спастися душам нашим.
Кондак на св. Анатолий, патриарх Константинополски, глас 2
Божественный гром, труба духовная, веры насадителю, и отсекателю ересей, Троицы угодниче, великий святителю Анатолие, со Ангелы предстоя присно, моли непрестанно о всех нас.
МОЛИТВА
към св. Анатолий, патриарх Константинополски
О, пречестна и свещена главо, с благодатта на Светия Дух изпълнена, обиталище на Спасителя с Отца, велики архийерею, топли наш застъпниче, светителю Анатолие, като предстоиш пред Престола на Царя на всички и се наслаждаваш на светлината на единосъщната Троица и херувимски с Ангелите възгласяш трисветата песен, имайки голямо и неизследимо дръзновение към милостивия Владика, моли да се спаси паството на Христовите люде, утвърди благосъстоянието на светите църкви, украси архиереите с благолепието на светителството, укрепи монашестващите да се подвизават с добрия подвиг, царстващия град и всеки град и страна добре запази, светата вяра непорочна съхрани, умири с твоето застъпничество целия свят, от глад и пагуба ни избави, и от нападения на иноплеменници ни запази, старите утеши, младите настави, безумните умъдри, вдовиците помилуй, за сираците се застъпи, младенците отрасти, пленените върни, немощствуващите и молещите ти се от всички напасти и беди с твоето ходатайство освободи: моли за нас Всещедрия и Човеколюбив Христос Бог наш, та и в деня на Страшното Негово Пришествие да ни избави от лявата страна, и към радостта на всички светии да ни приобщи во веки веков. Амин.