Γεννήθηκε στην Αλεξάνδρεια στις αρχές του 5ου αιώνα. Χειροτονήθηκε διάκονος από τον Κύριλλο Αλεξανδρείας[2], από τον οποίο και εστάλη στην Κωνσταντινούπολη ως αποκρισάριος (εκπρόσωπος) του[3], λόγω της μόρφωσής του[4]. Στην Κωνσταντινούπολη διακρίθηκε για τις σχέσεις του με το Παλάτι και για την προάσπιση των συμφερόντων της Εκκλησίας της Αλεξάνδρειας. Συμμετείχε στην Γ΄ Οικουμενική Σύνοδο το 431[5].
Όταν η (λεγόμενη «ληστρική») Σύνοδος της Εφέσου εκθρόνισε τον Φλαβιανό από το Θρόνο της Κωνσταντινούπολης, ο μονοφυσίτης Πατριάρχης Αλεξανδρείας Διόσκορος κατόρθωσε να επιβάλει τον Ανατόλιο ως νέο Πατριάρχη Κωνσταντινουπόλεως.
Ο Ανατόλιος όμως απομακρύνθηκε από την επιρροή του Διόσκορου και συναίνεσε στη σύγκληση της Δ΄ Οικουμενικής Συνόδου στη Χαλκηδόνα το 451, της οποίας προήδρευσε[1]. Η Σύνοδος αυτή αποδοκίμασε τον μονοφυσιτισμό, καθαίρεσε το Διόσκορο, ενέταξε εκ νέου στα Δίπτυχα τον άγιο Φλαβιανό και, με τον 28ο Κανόνα, ενέταξε στη δικαιοδοσία της Κωνσταντινούπολης τη διοίκηση της Ασίας, του Πόντου και της Θράκης[6], καθιστώντας τον Θρόνο της Κωνσταντινούπολης δεύτερο σε πρεσβεία μετά την Ρώμη[7]. Ο Ανατόλιος απέκρουσε τις προσπάθειες του Πάπα Λέοντα Α΄ να εξουδετερώσει τον 28ο Κανόνα. Κατά τα πρακτικά, επίσης, της Συνόδου, ο Ανατόλιος τάχθηκε υπέρ της άποψης να καθαιρεθεί ο Διόσκορος ως σχισματικός[α], αντίθετα προς τις προσπάθειες του βασιλικού προεδρείου να καθαιρεθεί ως αιρετικός.
Στις 7 Φεβρουαρίου457 ο Ανατόλιος έστεψε Αυτοκράτορα τον Λέοντα Α΄[9]. Κατά τον Ντόναλντ Νίκολ, πιθανώς να είναι ο πρώτος πατριάρχης που τέλεσε στέψη αυτοκράτορα στην Κωνσταντινούπολη[10], προσδίδοντας θρησκευτική αίγλη σε μια τελετή η οποία έως τότε είχε πολιτικοστρατιωτικό χαρακτήρα[11]. Το 458 συνεκάλεσε νέα Σύνοδο στην Κωνσταντινούπολη, η οποία ανανέωσε τις αποφάσεις της Δ΄ Οικουμενικής Συνόδου, ακύρωσε την εκλογή του μονοφυσίτη αρχιεπισκόπου Αλεξανδρείας Τιμόθεου του Αίλουρου[12] και υπερασπίστηκε τα δικαιώματα του Οικουμενικού Θρόνου.