Анатолий Степанович Гриценко родился 25 октября 1957 года в селе Богачевка Звенигородского района Черкасской области Украинской ССР (ныне Украина).
В 1974 году окончил Киевское суворовское военное училище (ныне Киевский военный лицей имени Ивана Богуна), в 1979 году — Киевское высшее военное авиационное инженерное училище по специальности "Автоматическое, электро- и приборное оборудование пилотируемых летательных аппаратов", квалификация — военный инженер-электрик. В 1993 году окончил Институт иностранных языков Минобороны США, в 1994 году — оперативно-стратегический факультет Университета Военно-воздушных сил США, в 1995 года — Академию Вооруженных Сил Украины. Кандидат технических наук (1984). Старший научный сотрудник по специальности "Автоматизированные системы управления и системы обработки информации" (1995).
С 1979 года по 1981 год служил начальником группы обслуживания авиационного оборудования авиационной эскадрильи в авиационном полку в городе Ахтырка Сумской области УССР.
В 1981-1984 годах учился в адъюнктуре Киевского высшего военного авиационного инженерного училища (КВВАИУ).
В 1984-1992 годах преподавал технические дисциплины в КВВАИУ.
В 1992-1994 годах — старший офицер, затем заместитель начальника аналитического отдела в Управлении военного образования министерства обороны Украины.
С 1994 года по 1997 год возглавлял Управление проблем военной безопасности и военного строительства Научно-исследовательского центра Генерального штаба ВС Украины (позже — Национального научно-исследовательского центра оборонных технологий и военной безопасности Украины).
В сентябре 1997 года занял должность руководителя аналитической службы аппарата Совета национальной безопасности и обороны (СНБО) Украины. В декабре 1999 года в звании полковника Анатолий Гриценко ушел в отставку.
В 1999-2005 годах — президент неправительственного аналитического центра — Украинского центра экономических и политических исследований имени Александра Разумкова.
С февраля 2000 года — внештатный консультант Комитета по вопросам национальной безопасности и обороны Верховной рады Украины, а с ноября 2000 года — член Общественного совета экспертов по внутриполитическим вопросам при президенте Украины.
С июля 2004 года по январь 2005 года работал руководителем информационно-аналитического подразделения в избирательном штабе кандидата на пост президента Украины Виктора Ющенко, принимал активное участие в написании его предвыборной программы.
С февраля 2005 года по декабрь 2007 года — министр обороны Украины. Первое назначение на этот пост получил в феврале 2005 года в правительстве Юлии Тимошенко. Затем руководил ведомством в Кабмине Юрия Еханурова. 4 августа 2006 года назначен главой Минобороны в правительстве Виктора Януковича Верховной Радой по квоте президента Ющенко. Второй в Украине (после Валерия Шмарова) гражданский министр обороны.
На внеочередных парламентских выборах 2007 года прошел в Верховную раду по списку от блока "Наша Украина — Народная самооборона". В парламенте занимал должность председателя парламентского комитета по вопросам национальной безопасности и обороны.
В декабре 2008 года Гриценко стал председателем Всеукраинской общественной организации "Гражданская позиция". С 2010 года — председатель политической партии "Гражданская позиция".
Анатолий Гриценко принимал участие в президентских выборах 2010 года, набрал 1,2% голосов избирателей.
В июне 2012 года для участия в парламентских выборах партия "Гражданская позиция" влилась в состав объединенной украинской оппозиции. Ее единый партийный список был сформирован на базе ВО "Батькивщина".
В декабре 2012 года Гриценко прошел в парламент по списку ВО "Батькивщины", став народным депутатом Украины VII созыва. Председатель подкомитета по вопросам предотвращения и противодействия легализации (отмыванию) доходов, полученных преступным путем Комитета Верховной Рады Украины по вопросам борьбы с организованной преступностью и коррупцией.
В январе 2014 года депутаты от фракции "Батькивщина" выразили негодование высказываниями Гриценко в адрес Майдана и заявили о его неспособности к командной работе, отказавшись проводить заседание в его присутствии. Гриценко написал заявление о выходе из фракции.
Анатолий Гриценко — автор свыше ста научных работ, изданных в Украине, Бельгии, Нидерландах, США, ФРГ и Швейцарии.
Награжден отличием "Именное огнестрельное оружие" (2007).
Кавалер ордена "За интеллектуальную отвагу" (2008), присуждаемого независимым культурологическим журналом "Ї".
Женат вторым браком на известной журналистке, главном редакторе еженедельника "Зеркало недели. Украина" Юлии Мостовой. У Гриценко четверо детей: сын Алексей (1979 года рождения) и дочь Светлана (1982 года рождения) — от первого брака, дочь Анна (2004 года рождения) — от второго брака и сын Глеб (1998 года рождения) — ребенок второй жены от ее первого брака.
В 2013 году декларированный доход Анатолия Гриценко составил около 438,3 тысячи гривен.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников