Анатолий Александрович Анохин родился 1 июня 1942 года в Гороховце Ивановской области (с 1944 года — во Владимирской области).
В 1959—1964 годах обучался на географическом факультете Ленинградского государственного университета.
В 1965 году — ассистент Новгородского педагогического института.
В 1967 году был переведён в ЛГУ, младший научный сотрудник Научно-исследовательского института географии.
С 1968 года — ассистент кафедры экономической и социальной географии ЛГУ.
В 1972 году защитил кандидатскую диссертацию, посвящённую исследованию региональных особенностей демографических процессов.
В 1987 году защитил докторскую диссертацию, в которой были разработаны теоретические основы географических исследований социальных различий в СССР.
С 1989 года — профессор кафедры экономической и социальной географии ЛГУ.
С 1997 года — заведующий кафедрой экономической и социальной географии СПбГУ.