Анатолий Дмитриев родился 31 июля 1968 года в пос. Коломак (Коломакский район Харьковской области).
В 1990 г. окончил Харьковское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им. Маршала Советского Союза М. Крылова.
В 2000 г. окончил Харьковский государственный экономический университет (ныне - Харьковский национальный экономический университет).
В 2003 г. окончил Харьковский государственный педагогический университет (специальность - правоведение , квалификация - юрист).
В 2004 г. окончил Харьковский региональный институт государственного управления Национальной академии государственного управления при Президенте Украины.
В 1990 - 1992гг. - служба в армии.
В ОВД с 1994 года, начинал службу с оперуполномоченного отделения уголовного розыска РО УМВД Украины в Харьковской области ( пос.Коломак ). С 1998 по 2000 - старший следователь , заместитель начальника Коломакского РО УМВД в Харьковской области.
В 2000 - 2005 годах - начальник Коломакского РО УМВД в Харьковскойобласти.
С марта 2005 г. по апрель 2010 г. - председатель Краснокутской райгосадминистрации.
В 2010 г. избран депутатом Харьковского облсовета, заместитель председателя постоянной комиссии по правовым вопросам, регуляторной политике, законности, общественного порядка, борьбы с коррупцией и преступностью.
26 февраля 2014 г. назначен начальником Главного управления МВДУкраины в Харьковской области.