Родился 1 февраля 1951 г. в г. Сортавала Карело-Финской ССР (с 1956 г. - Карельская АССР, с 1991 г. - Республика Карелия).
В 1974 г. окончил факультет радиоэлектроники летательных аппаратов Московского авиационного института им. Серго Орджоникидзе (МАИ; ныне Московский авиационный институт) по специальности "радиоинженер-конструктор". Член Клуба выпускников МАИ.
В годы учебы в вузе работал в профсоюзном комитете, был членом студенческих строительных отрядов.
В 1974-1978 гг. - мастер, начальник технического бюро цеха московского телевизионного завода "Рубин".
Затем, до 1990 г., работал на предприятиях оборонного комплекса СССР. После этого занялся предпринимательской деятельностью. В 1990–1993 гг. возглавлял малое предприятие по проектированию производства бутилированной минеральной воды на Урале.
В апреле 1993 г. занял пост председателя Конструктивно-экологического движения России "Кедр", созданного по инициативе руководителя Госкомитета санитарно-эпидемиологического надзора России Евгения Беляева. Летом того же года как представитель движения участвовал в работе Конституционного совещания (по разработке нового Основного закона РФ).
В 1993 г. вошел в список "Кедра" на выборах в Госдуму РФ первого созыва (занимал седьмую строчку в списке). Однако движение не преодолело 5-процентный барьер, набрав 0,76% голосов, и в парламент не прошло.
В ноябре 1994 г. избран председателем Экологической партии "Кедр", учрежденной на базе движения.
В 1995 г. возглавлял список партии на выборах в Госдуму РФ второго созыва. За "Кедр" отдали голоса лишь 1,39% избирателей, и партия вновь не прошла в Думу.
В ходе президентской предвыборной кампании 1996 г. был членом избирательного штаба Бориса Ельцина. "Кедр" входил в состав Общероссийского движения общественной поддержки президента РФ.
В 1996-2000 гг. - председатель Палаты по экологии и природным ресурсам Политического консультационного совета при главе государства.
В конце 1996 г. - начале 1997 г. участвовал в создании Российского движения за новый социализм, входил в состав его политсовета.
В январе 2000 г. Анатолий Панфилов был выдвинут инициативной группой избирателей на пост президента РФ. Не прошел регистрацию ЦИК, поскольку не предоставил необходимые 500 тыс подписей в свою поддержку.
9 февраля 2002 г. на базе движения "Кедр" была образована Российская экологическая партия "Зелёные" во главе с Анатолием Панфиловым. В 2003 г. он был зарегистрирован под первым номером в списке партии на выборах в Государственную думу, однако "Зелёные" в парламент не прошли (0,42%).
В 2007 г. был избран в высший совет партии "Гражданская сила", в которую влилось Конструктивно-экологическое движение России "Кедр". В 2008 г., после роспуска "Гражданской силы", передал руководство движением своему сыну Сергею, сам занял пост почетного председателя "Кедра".
Осенью 2008 г. партия "Зелёные" была реорганизована в общественное движение для последующего объединения со "Справедливой Россией". Восстановлена 11 февраля 2012 г., ее председателем вновь избран Анатолий Панфилов.
15 мая 2021 г. в Москве состоялся внеочередной съезд партии, на котором Панфилов был смещен с поста председателя "Зеленых". Вместо него партию возглавил глава организации "Зеленый патруль" Андрей Нагибин.
Член Общественного совета при Федеральной службе по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор).
Женат, имеет двоих детей. Сын Сергей (род. 1974) - заместитель председателя партии "Зелёные", председатель Конструктивно-экологического движения России "Кедр". Дочь Анна (род. 1985) - координатор партии по работе с регионами.
Играет в футбол, баскетбол, увлекается спортивной рыбалкой.