Γεννήθηκε στη Νέα Πάτρα, τη σημερινή Υπάτη της Φθιώτιδος, από γονείς επιφανείς, περί το 1302. Νωρίς έμεινε ορφανός. Την καλή ανατροφή του με αγάπη ανέλαβε ο θειος του. Ο ζήλος του για μάθηση τον έκανε να κάθεται έξω από τα σχολεία ν’ ακούει τα μαθήματα, επειδή δεν είχε τα απαιτούμενα έξοδα για τους δασκάλους του. Βλέποντας εκείνοι «το πρόθυμον και ευπάρεδρον, εδίδασκον αυτόν και δίχα μισθού». Η ευφυΐα του τον βοήθησε να μορφωθεί εξαίρετα.
Μετά την κατάληψη της πόλεως του από τους Καταλανούς (1319), κατέφυγε στη Θεσσαλονίκη, όπου ο θείος του ανεπαύθη στη μονή Ακαπνίου, στον Άθωνα, την Κωνσταντινούπολη, την Κρήτη και πάλι στον Άθωνα, όπου εκάρη μοναχός και από Ανδρόνικος ονομάσθη¬κε Αθανάσιος (1332). Ασκήτευσε κοντά στη σκήτη του Μαγουλά, στη θέση Μηλέα. Υποτάχθηκε στους ενάρετους ησυχαστές Γέροντες Γρηγόριο και Μωϋσή και «πάντα τα της υπηρεσίας αβαρώς έξετέλει».
Οι συχνές επιδρομές των πειρατών ανάγκασαν να χωρίσει η ευλογημένη συνοδεία. Ο Αθανάσιος, μαζί με τον Γέροντά του Γρηγόριο, έφυγαν από το Όρος κι αναζητώντας νέο ησυχαστικό τόπο, μέσω Θεσσαλονίκης και Βέροιας, έφθασαν στους Σταγούς, στη σημερι¬νή Καλαμπάκα, όπου βρίσκονται «λίθοι υψίκομοι και ευμεγέθεις από κτίσεως κόσμου», τα γνωστά Μετέωρα. Οι σχισμές των βράχων υπήρξαν η πρώτη κατοικία τους.
Στην κορυφή του μεγαλύτερου βράχου ο όσιος, μαζί με τον όσιο Ίωάσαφ, ίδρυσε την πρώτη κοινοβιακή μονή του πέτρινου δάσους, κατά τα αγιορείτικα πρότυπα προς τιμή της Μεταμορφώσεως του Σωτήρος και της Θεοτόκου. Η αρετή του συγκέντρωσε γύρω του πολλούς μοναχούς, για τους οποίους συνέταξε τον κανονισμό του κοι¬νοβίου, στο πνεύμα της ασκητικής παραδόσεως. Στα τελευταία του έτη αποσύρθηκε σε σπήλαιο του βράχου, που σώζεται μέχρι σήμερα, όπου «αμερίμνως ο γέρων ησύχαζεν». Μετά την οσιακή κοίμησή του, ο τάφος του, που μόνος του τον είχε ανοίξει, ευωδίασε. Του είχε δοθεί το χάρισμα της προφητείας και της προοράσεως πλούσια.
Ο όσιος Αθανάσιος υπήρξε μία από τις μεγαλύτερες μορφές του ησυχασμού του 14ου αιώνα· χαρισματούχος, διακριτικός, θαυματουργός πατήρ. Συνδεόταν με τους οσίους Γρηγόριο τον Σιναΐτη, Δανιήλ τον ησυχαστή, Ισίδωρο και Κάλλιστο τους Οικουμενικούς Πατριάρχες και άλλους.
Ο βίος του γράφηκε από ανώνυμο μαθητή του, λίγα έτη μετά την κοίμηση του. Ποιητής της ακολουθίας του είναι ο Ιουστίνος Δεκαδύο. Τοιχογραφίες του σώζονται στα καθολικά των μονών της Μεταμορφώσεως και του αγίου Νικολάου του Ανάπαυσα των Μετεώρων. Στη μονή του Μεγάλου Μετεώρου φυλάγεται η χαριτόβρυτη κάρα του αγίου κτήτορός της, του θεοφόρου Αθανασίου, για τον όποιο πολλοί πολλά έγραψαν.
Η μνήμη του τιμάται στις 20 Απριλίου.