Анатолий Денисенко родился 10 марта 1971 г. в Харькове.
Образование высшее: в 1995 г. окончил Харьковский зооветеринарный институт.
С 1988 по 1989 гг. работал токарем на Харьковском приборостроительном заводе им. Т. Шевченко.
С 1992 по 1994 гг. работал подсобным рабочим на предприятии "Индустриал".
С 1994 по 1998 гг. - начальник участка в ООО "Прогресс".
С 1998 по 1999 гг. - заместитель директора по производству в ООО "Ситал".
С 1999 по 2003 гг. - директор АОЗТ "Спецстроймонтаж".
С 2003 по 2004 гг. - генеральный директор АОЗТ "Спецстроймонтаж".
С 2004 по 2007 гг. - президент ЧАО "Финансовая компания "Авантаж ".
С 2008 по ноябрь 2012 гг. занимал должность президента ОАО «Инвестиционно - строительная корпорация «Авантаж».
В 2010 г. избран депутатом Харьковского горсовета от Партии регионов. Заместитель председателя комиссии по вопросам жилищно-коммунального хозяйства, благоустройства и инженерной инфраструктуры города.
В 2012 году году избран депутатом Верховной Рады Украины по одномандатному избирательному округу № 173 (Коминтерновский и Червонозаводский районы города Харькова)
3 июня 2014 года вышел из фракции Партии регионов в Верховной Раде.
С 27 ноября 2014 года — народный депутат Верховной Рады Украины VIII созыва, председатель Подкомитета по вопросам приватизации государственного и коммунального имущества, национализации, реприватизации, банкротства, залога, лизинга, концессий, аренды, раздела продукции, управления имуществом, которое пребывает в государственной и коммунальной собственности.
Общественная деятельность:
С 2002 г. - меценат "Фонда спасения детей и подростков Украины от наркотиков".
С 2007 г. - почетный президент благотворительного фонда "Зодчий".
С 2008 г. - член Совета директоров "Украинской строительной ассоциации".
С 2008 г. - меценат международного биеннале "Non Stop Media" (Харьков).
С 2008 г. - президент баскетбольного клуба "Авантаж-Политехник".
Политическая деятельность:
Беспартийный. Входит в состав межфракционного объединения «За Харьков! За Слобожанщину!»
Кандидат юридических наук.
Семейное положение. Женат. Воспитывает троих сыновей: Антона (1992 г.р.), Марка (2004 г.р.) и Матвея (2010 г.р.).