Народився 1938 року на Полтавщині. У двадцять років працював на цукровому заводі і почав створювати сатиричні замальовки для газети місцевої профспілки. Сюжети були присвячені тому, що автор спостерігав щодня: крадіжки цукру, втечі від охоронців, випивання в генделику після робочого дня. Ці малюнки допомогли Анатолію вступити до Миргородського керамічного технікуму. Він пройшов екзамени за один день, при чому вже після закінчення прийому документів та екзаменів. Все через те, що його сюжети і техніка сподобались викладачам. Після цього вчився у Київському училищі прикладного та декоративного мистецтва.
Робив комікси для видань «Зірка», «Піонерія», «Перець», «Сільські Вісті», співпрацював із «Веселкою», «Дніпром». Був головним художником у виданні «Перченя», що проіснувало 9 років, сам робив по 3-4 малюнки для кожного номеру. Також ілюстрував твори В. Нестайка, Ю. Ярмиша, Я. Стельмаха, П. Глазового, А. Крижанівського та інших.
У 90-х багато ілюстраторів мали складнощі з роботою, та Анатолій Василенко згадує, що не втратив контактів і все одно мав дуже багато замовлень.
Зараз Анатолію Василенкові 80 років, він і досі працює як незалежний художник, робить карикатури, ілюструє дитячі книги, співпрацює із виданнями «Новое время», «Kyiv Post» і «15 суток».