О его ранних годах известно мало. В 325 году Афанасий в чине диакона сопровождал епископа Александра Александрийского в качестве секретаря на Первый Вселенский Собор. Там он активно участвовал в спорах о природе Христа, отстаивая Его единосущность, поэтому ему иногда ошибочно приписывалось создание Никейского Символа Веры.
В 326 году, после смерти Александра он избирается епископом Александрии, продолжая активную борьбу против арианства. Афанасий выступал против возвращения их из ссылки и благоволения к ним со стороны императорской власти.
В 335 году его осуждает Тирский собор по обвинению в участии в убийстве епископа Арсения и сослан в Трир, откуда возвращается в 337 году. Повторно изгнан из Александрии в 340 году, возвращается уже после смерти избранного на его место александрийского епископа Григория в 345.
Будучи снова осужденным Миланским собором 356 года, бежал из Александрии в верхний Египет, где и знакомится с Антонием Великим. Позднее Афанасий напишет его житие, которое станет каноном монашеского жизнеописания. Там он скрывался до смерти императора Констанция в 361 году. Указ Юлиана Отступника вернет из ссылок всех сосланных защитников Никейского вероисповедания, чем воспользовался и Афанасий, а паства Александрии радостно его приветствовала, изгнав присланного арианами епископа.
В 365 году к власти пришёл император Валент, симпатизировавший им и возобновивший указ Констанция о ссылках. Опасаясь преследования, Афанасий опять бежал из Александрии, однако уже через четыре месяца эдикт был отменён, и он вернулся в свой город, где и скончался в 373 году, пользуясь всеобщим уважением.