Родился 26 июня 1947 г. в д. Большие Сменки Сонковского района Калининской области (ныне п. Большие Сменки, Тверская область).
В 1977 г. окончил Ленинградскую лесотехническую академию им. С. М. Кирова (ныне Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет) по специальности "инженер-технолог".
В 1965-1966 гг. проходил срочную службу в Военно-воздушных силах ВС СССР (служил в Германии).
Член КПСС до августа 1991 г.
В 1963 г. пришел на Рыбинский мебельно-деревообрабатывающий комбинат "Свобода" (Ярославская область) учеником слесаря. Проработал на предприятии около 25 лет - до 1987 г. Был столяром, мастером, руководителем комбината.
В 1987 г. избран председателем райисполкома Центрального района Рыбинска.
С мая 1990 по декабрь 1991 г. - председатель горисполкома Рыбинска. Был депутатом городского и областного советов народных депутатов.
В 1991-1997 гг. возглавлял Ярославскую область. 3 декабря 1991 г. указом президента РФ был назначен и. о. главы администрации, 10 сентября 1992 г. - главой администрации области. 17 декабря 1995 г. Анатолий Лисицын был избран губернатором региона на прямых выборах, набрав 51,81% голосов. Баллотировался в качестве самовыдвиженца. Его единственный соперник - доцент Ярославского госуниверситета Владимир Корнилов (самовыдвиженец) - получил 33,1%. 19 декабря 1999 г. Лисицын был переизбран на пост губернатора (выдвинут группой избирателей), набрав 63,88% голосов. Второе место из четырех кандидатов занял председатель Ярославской госдумы Сергей Вахруков ("Яблоко") - 14,04%. 7 декабря 2003 г. Анатолий Лисицын вновь был избран главой региона (самовыдвижение), заручившись поддержкой 73,15% избирателей. Его основной соперник из пяти кандидатов - депутат Госдумы РФ Сергей Загидуллин (самовыдвиженец) - 10,5%. После отмены прямых губернаторских выборов в РФ 2 ноября 2006 г. решением Госдумы Ярославской области по представлению президента РФ Владимира Путина он был наделен полномочиями руководителя области.
С 1992 г. был членом правления, сопредседателем Союза губернаторов России.
В 1993 г. - сопредседатель Конституционной комиссии.
В 1993-2001 гг. - депутат, член Совета Федерации РФ. Был избран в состав первого созыва верхней палаты 12 декабря 1993 г. по Ярославскому избирательному округу №76, баллотировался при поддержке блока "Выбор России". В 1996-2001 гг. входил в Совфед по должности как глава Ярославской области. Был членом комитета по международным делам.
С 1994 г. возглавлял Межрегиональную ассоциацию экономического взаимодействия субъектов РФ "Центральная Россия".
В июне 1994 г. участвовал в учредительном съезде партии "Демократический выбор России" (лидер - Егор Гайдар).
В 1995-1998 гг. входил в движение "Наш дом - Россия" (лидер - Виктор Черномырдин). Вышел из НДР после отказа ряда его членов (Александр Шохин, Владимир Рыжков и др.) войти в правительство РФ Евгения Примакова.
В ноябре 1998 г. стал членом оргкомитета движения "Отечество" (лидер - Юрий Лужков), затем - политсовета блока "Отечество - вся Россия".
На президентских выборах 2000 г. был доверенным лицом Владимира Путина в Ярославской области.
С 12 марта 2001 г. был членом президиума Государственного совета России. Возглавлял рабочую группу по вопросам развития оборонно-промышленного комплекса страны.
В августе 2004 г. Анатолию Лисицыну, который на тот момент возглавлял Ярославскую область, Генпрокуратура РФ предъявила обвинение в превышение должностных полномочий (ч. 3 ст. 286 УК РФ), повлекшее нанесение бюджету области ущерба в размере более 1,5 млрд руб. С губернатора была взята подписка о невыезде. Дело было возбуждено по итогам проверки Счетной палатой РФ расходования средств регионального бюджета. В 2005 г. уголовное дело было прекращено.
2 декабря 2007 г. он был избран депутатом Государственной думы РФ V созыва. На выборах возглавлял список партии "Единая Россия" по Ярославской области. В Думе был членом партийной фракции, входил в комитет ГД по транспорту.
С ноября 2011 г. по сентябрь 2018 г. - член Совете Федерации РФ, представитель от Ярославской областной думы. 22 ноября 2011 г. был наделен полномочиями сенатора, 26 сентября 2018 г. они были прекращены.
В июле 2020 г. президиум центрального совета партии "Справедливая Россия" выдвинул Анатолия Лисицына кандидатом на довыборы депутата Госдумы РФ по избирательному округу №194 (Ярославская область). Депутатский мандат стал вакантным в связи с переходом в январе 2020 г. Александра Грибова, представлявшего округ в Госдуме, в Аппарат правительства РФ.
В сентябре 2020 г. Лисицын принял участие в довыборах депутата Государственной думы VII созыва по Ярославскому одномандатному избирательному округу №194 от "Справедливой России". По итогам голосования, которое проводилось с 11 по 13 сентября, набрал 34,21%, уступив кандидату от "Единой России", хоккеисту Андрею Коваленко (40,27%).
С 2021 г. - депутат Государственной думы РФ VIII созыва. Был выдвинут "Справедливой Россией - За правду" кандидатом на выборы в Госдуму 19 сентября 2021 г. по федеральному округу в составе региональной группы №35 (Владимирская, Ивановская, Ярославская обл.) и по Ярославскому одномандатному избирательному кругу №194 (Ярославская обл.). Был избран в Госдуму по Ярославскому одномандатному округу, набрав 36,47% голосов. Второе место в округе занял основной соперник Лисицына - олимпийский чемпион, хоккеист Андрей Коваленко от "Единой России" (27,27%).
С сентября 2021 г. - заместитель руководителя фракции "Справедливая Россия - За правду" Сергея Миронова.
С 12 октября 2021 г. - заместитель председателя комитета Госдумы РФ по государственному строительству и законодательству.
Учредитель и глава попечительского совета благотворительного фонда своего имени, который поддерживает различные проекты в области культуры и сохранения историко-культурного наследия, оказывает помощь в лечении тяжело больных детей, многодетным семьям и детским домам, малоимущим гражданам.
Награжден орденами "Знак Почета" (1986), Дружбы (1996), Почета (2000), "За заслуги перед Отечеством" III степени (2004), белорусским орденом Почта (2002), а также именным пистолетом Макарова (2004). Имеет награды Русской православной церкви: Святого благоверного князя Даниила Московского II степени (1993), Святого благоверного царевича Димитрия, Преподобного Сергия Радонежского I и II степеней.
Удостоен благодарности правительства РФ (2007).
Почетный гражданин г. Рыбинска (2002), г. Ярославля (2006).
Первый лауреат премии "Российский национальный Олимп" в номинации "Губернатор года" (2001).
Совместно с Александром Миклиным является автором книги "Либеральная революция в России: изнанка" (2009). Автор книги "Провинция:борьба за власть. Анализ и размышления" (1996), сборника статей "Арена - 2000. Стратегия. Тактика" (2006).