В годы Гражданской войны Анатолий Иванович Данилов служил на Юго-Западном и Западном фронтах, занимая должности командира взвода и роты. В межвоенный период он продолжал свою военную карьеру, выступая в роли командира взвода, роты, начальника полковой школы, командира батальона, начальника оперативного отделения штаба стрелковой дивизии, а также начальника штаба этой дивизии. С сентября 1939 года он занимал пост начальника штаба, а затем командующего 49-го стрелкового корпуса, участвовавшего в советско-финляндской войне 1939-1940 годов.
В июле 1940 года он стал помощником командующего войсками Киевского военного округа по вопросам противовоздушной обороны. С началом Великой Отечественной войны генерал-майор А. И. Данилов стал начальником противовоздушной обороны Юго-Западного фронта. С октября 1941 года он занял пост начальника штаба 21-й армии, организовав выход ее войск из окружения в районе города Прилуки и принимая участие в Харьковском сражении в мае 1942 года.
С июня 1942 года по ноябрь 1942 года А. И. Данилов командовал 21-й армией Сталинградского (позднее — Донского) фронта, ответственной за оборону левого берега реки Дон. Позднее он занял пост начальника штаба 5-й танковой армии Юго-Западного фронта и участвовал в контрнаступлении под Сталинградом с ноября 1942 года.
С мая 1943 года по сентябрь 1943 года он командовал 12-й армией Юго-Западного фронта, которая была сформирована на базе 5-й танковой армии. В последующем, армия принимала участие в Донбасской наступательной операции, преодолевая сопротивление противника и освобождая города, такие как Павлоград и Синельниково.
В ноябре 1943 года, после расформирования 12-й армии, А. И. Данилов был назначен командующим 17-й армией, расположенной на границе с Китаем и защищавшей Забайкалье. В августе-сентябре 1945 года, в ходе Советско-японской войны, армия участвовала в Хингано-Мукденской наступательной операции Забайкальского фронта, продемонстрировав высокий боевой опыт и мастерство А. И. Данилова.
После войны А. И. Данилов продолжал свою военную карьеру, занимая различные ответственные посты, включая помощника командующего войсками Западного военного округа, главного военного советника Корейской народной армии и работая в Генеральном штабе.
С 1968 г. в отставке.
Награжден 2 орденами Ленина, орденом Октябрьской Революции, 5 орденами Красного Знамени, 2 орденами Суворова 1 ст., 2 орденами Богдана Хмельницкого 1 ст., медалями, а также иностранными орденами.
Скончался 23 июля 1981 года в Москве.
