San Flaviano murió a causa de los malos tratos que había recibido en la asamblea conciliar de Éfeso. Anatolio, que fue elegido para sucederle en la sede de Constantinopla, fue consagrado por el monofisita Dióscoro de Alejandría. San Anatolio, que era originario de Alejandría, se había distinguido en el Concilio de Éfeso como adversario del nestorianismo. Poco después de su consagración episcopal, san Anatolio reunió en Constantinopla un sínodo, en el que ratificó solemnemente la carta dogmática (el «Tomo») que el papa san León Magno había enviado a san Flaviano, mandó a cada uno de sus metropolitanos una copia de dicha carta, así como una condenación de Nestorio y Eutiques para que las firmasen. Inmediatamente después, lo comunicó así al Papa, protestó de su ortodoxia y le pidió que le confirmase como legítimo sucesor de Flaviano. San León aceptó, pero no sin hacer notar expresamente que lo hacía «más bien por misericordia que por justicia», dado que Anatolio había admitido la consagración episcopal de manos del hereje Dióscoro.

Al año siguiente, en el gran Concilio de Calcedonia (IV Ecuménico), que definió la doctrina católica contra el monofisismo y el nestorianismo, y reconoció en términos precisos la autoridad de la Santa Sede, san Anatolio desempeñó un papel de primera importancia; ocupó el primer sitio después de los legados pontificios y secundó sus esfuerzos en favor de la fe católica. Es lástima que en la décima quinta sesión, a la que no asistieron los legados pontificios, el santo se haya unido con los prelados orientales para declarar que la sede de Constantinopla sólo cedía en importancia a la de Roma, haciendo caso omiso de los derechos históricos de las sedes de Alejandría y Antioquía, las cuales, según la tradición habían sido fundadas por los Apóstoles. San León se negó a aceptar ese canon y escribió a Anatolio que «un católico, y sobre todo un sacerdote del Señor, no debería dejarse llevar por la ambición ni caer en el error».

Es muy de lamentar que no poseamos ningún dato sobre la vida privada de Anatolio, ya que su carrera pública presenta ambigüedades que concuerdan mal con su fama de santidad. Baronio reprochaba a Anatolio la forma en que había sido consagrado y le acusaba de ambición, de convivencia con los herejes y de algunos otros errores. Pero los bolandistas le absuelven de tales cargos. Los católicos del rito bizantino han celebrado siempre su fiesta el 3 de julio. El santo murió en esa fecha, el año 458.

Los bolandistas publicaron una biografía griega muy encomiástica, tomada de un manuscrito de París. Dicho documento es de poco peso; pero en la historia general de la Iglesia se encuentran abundantes materiales sobre san Anatolio. Véase a Hergenrother en Photius, vol. I, pp, 66 ss.