После неудачной попытки учиться в пограничном училище, краткосрочной работы на петродворцовом часовом заводе и годичного обучения в институте культуры на курсе режиссуры поступил в ЛГИТМиК на актерский курс проф. Р. Агамирзяна.
В 1981 году окончил ЛГИТМиК, мастерская Р.С.Агамирзяна.
В 1981 году поступает в театр им. Ленинского комсомола, где с блеском дебютирует в спектакле С.Спивака «Дорогая Елена Сергеевна» в роли Витюши и следом в роли Треплева в «Чайке» режиссера Г.Опоркова. Оба спектакля становятся событием в театральной жизни Ленинграда.
После смерти главного режиссера Г.Опоркова из театра вынуждены уйти многие артисты и режиссеры. В 1985 году, следом за С.Спиваком, Анатолий Петров уходит в театр Ленсовета, где легко и азартно играет в спектаклях «Двери хлопают» и «Я – женщина».
Через год, не сработавшись с И.Владимировым, Спивак уходит в «Молодой театр» при Ленконцерте, Анатолий Петров вновь уходит с ним (1987). В Молодом театре опять роль Витюши в новой редакции «Дорогой Елены Сергеевны». А также главные роли в пьесах
«Кабанчик» В.Розова и «Танго» С.Мрожека.
А потом происходит слияние Молодого театра с Молодежным на Фонтанке. И все три спектакля переезжают на новую сцену, где Анатолий Петров с блеском осваивает новое пространство (1989).
В Молодежном Петров выпускает «Смерть Ван Халлена» А.Шипенко, где вновь играет главную роль Коли. Потом следует Борис в «Грозе» А.Островского и Флоран в «Священных чудовищах» Ж.Кокто.
В 1995 году Анатолий Петров переходит в Большой Драматический Театр, где на него обрушивается целый поток ролей.
Также Анатолий Петров озвучивает очень много фильмов и мультфильмов.