
Член совета директоров холдинга "Вертолеты России" (ПАО "Росвертол") с 2015 года, индустриальный директор авиационного кластера Корпорации "Ростех" (с 2015 года). Председатель совета директоров ПАО "Роствертол" с 2017 года, председатель совета директоров ПАО "Объединенная авиастроительная корпорация" с 2019 года, вице-президент Союза машиностроителей России с 2019 года.
В 1984 году окончил Ленинградский институт советской торговли. В 1984-1985 годах проходил срочную службу в Вооруженных Силах СССР, затем прошел обучение на офицерских курсах и был уволен офицером запаса.
С 1985 года по 1991 год работал заместителем заведующего секцией, заведующим секцией магазина № 3 Ленмебельторга (Ленинград), в 1991-1993 годах — заместителем директора по коммерческой работе Ленмебельторга. С 1993 года работал в АО «Мебель-Маркет» Санкт-Петербург заместителем генерального директора (1993 год), директором по маркетингу (1993-1995 годы), генеральным директором (1995-2000 годы).
В 2000 году второй женой Анатолия Сердюкова стала Юлия Похлебенина, дочь Виктора Зубкова (на тот момент бывшего руководителем управления министерства Российской Федерации по налогам и сборам по Санкт-Петербургу). В том же году Сердюков перешел на государственную службу, поочередно занимая ряд высших государственных должностей. С 2000 по 2001 годы был заместителем руководителя межрайонной инспекции ФНС России № 1 по Санкт-Петербургу (по работе с крупнейшими налогоплательщиками Санкт-Петербурга). В мае 2001 года назначен заместителем руководителя управления МНС России по Санкт-Петербургу, а в ноябре 2001 года — руководителем этого управления. В 2001 году окончил юридический факультет Санкт-Петербургского государственного университета.
С февраля 2004 года — руководитель управления МНС России по Москве. Руководитель Федеральной налоговой службы с 27 июля 2004 года по 19 февраля 2007 года. Министр обороны Российской Федерации с 15 февраля 2007 года по 6 ноября 2012 года. 14 декабря 2015 года назначен в совет директоров холдинга "Вертолеты России". В 2015 году назначен индустриальным директором авиационного кластера "Ростеха". Председатель совета директоров ПАО "Роствертол" с 2017 года и председатель совета директоров ПАО "Объединенная авиастроительная корпорация" с 2019 года.
Один из главных фигурантов дела "Оборонсервиса" о коррупции в системе министерства обороны РФ. С именем Анатолия Сердюкова связаны реформы в Вооруженных силах России, которые по приказу президента РФ Владимира Путина проводились в 2007-2012 годах и получили неоднозначную оценку в российском обществе и профессиональной среде.
В 2012 году его жена, Юлия Сердюкова, подала на развод. От первого брака (с Татьяной Сердюковой) имеет сына Сергея (1986 года рождения), от второго брака имеет дочь Наталью.