Urodził się pod koniec III wieku w Aleksandrii. Z pochodzenia był Grekiem. Posiadał wszechstronne wykształcenie.
Młode lata Atanazego to czasy wielkich prześladowań za panowania cesarzy Dioklecjana i Galeriusza. Zapewne Atanazy był świadkiem okrucieństw zadawanych męczennikom za wiarę w Chrystusa. Mając zaledwie kilkanaście lat, podjął życie w odosobnieniu na pustyni egipskiej, gdzie spotkał m.in. św. Antoniego Pustelnika.
W 319 roku został wyświęcony na diakona i został sekretarzem biskupa św. Aleksandra. To właśnie Atanazemu przypisuje się autorstwo listu św. Aleksandra do biskupów, w którym analizuje i potępia błędną naukę Ariusza. Ariusz był kapłanem aleksandryjskim i twierdził, że Logos – Jezus nie był prawdziwym Bogiem, ale Bogiem stworzonym, bytem „pośrednim” pomiędzy Bogiem i człowiekiem.
Ponieważ teoria Ariusza wprowadziła zamęt w kościele wychodzącym z czasów prześladowań, cesarz Konstantyn zwołał Sobór do Nicei. Jedną z rzeczy, którą Sobór miał się zająć to błędne nauki Ariusza. Na Sobór zaproszono także Atanazego. Jego głęboka wiedza teologiczna i niezwykły dar przekonywania sprawiły, że ojcowie soborowi potępili błędy Ariusza i opracowali tekst wyznania wiary, który, uzupełniony na Soborze w Konstantynopolu w 381 roku, stanowi podstawowe wyznanie wiary Kościoła. To Credo nicejsko-konstantynopolitańskie odmawiamy w każdą niedzielę w czasie Mszy św. Błędy Ariusza zostały potępione, cesarz skazał go na wygnanie, ale myliłby się ten, kto by sądził, że zagrożenie herezją minęło. Św. Atanazy zmagał się z nim przez całe swoje życie.
Po śmierci św. Aleksandra, Atanazy został wybrany na jego następcę. Biskupstwo Aleksandrii objął w 328 roku, a miał wtedy niewiele ponad trzydzieści lat. Od razu gorliwie zabrał się do umacniania wiernych w wierze. Wizytował swoją diecezję. Na początku każdego roku pisał listy „świąteczne” do Kościołów i klasztorów w Egipcie. Pisał w nich o dacie obchodów Wielkanocy, ale przede wszystkich chciał umocnić więzy pomiędzy wiernymi, umocnić wiarę i przygotować do godnego przeżycia Świąt.
Herezja Ariusza, choć na chwilę przycichła po Soborze w Nicei, przez wiele dziesiątków lat targała jeszcze Kościołem. Atanazy doświadczył tego osobiście. W ciągu trzydziestu lat aż pięciokrotnie był zmuszony do opuszczenia swojej diecezji. Na wygnaniu spędził 17 lat. Był oskarżany przed cesarzem i przed papieżem. Czasami musiał się chronić wśród znajomych czy na pustyni u mnichów.
Jego wygnania i przymusowe przebywanie poza Aleksandrią, czy to w Trewirze, czy w Rzymie, stało się okazją do szerzenia prawdziwej wiary, a także ideałów życia monastycznego.
Wracając z wygnania Atanazy starał się przywracać pokój religijny i reorganizował swoją diecezję. Zmarł 2 maja 373 roku.
Atanazy pozostawił po sobie wielką spuściznę piśmienniczą. Najważniejszym dziełem teologicznym jest traktat O Wcieleniu Słowa Bożego, boskiego Logosu, w którym mówi o bóstwie Chrystusa. Pozostawił także cztery listy do przyjaciela Serapiona, biskupa Thmuis o Bóstwie Ducha Świętego oraz trzydzieści wspomnianych listów „świątecznych”. Najważniejszym dziełem jest jednak Żywot Antoniego, biografia św. Antoniego, opata, klasyka literatury hagiograficznej.
W ikonografii Atanazy przedstawiany jest w stroju biskupa. Jego atrybuty to łódka, rylec i zwój.