1997—1999 — очолював аналітичну службу апарату РНБО.

З грудня 1999 р. — президент Українського центру економічних і політичних досліджень імені Олександра Разумкова. Одночасно, з лютого 2000 року — позаштатний консультант Комітету питань національної безпеки оборони Верховної Ради України, а з листопада 2000 року — член Громадського ради експертів з внутрішньополітичних питань при Президенті України.

У червні 2004 р. призначений керівником інформаційно-аналітичного забезпечення виборчої кампанії Віктора Ющенка.

4 лютого 2005 року Гриценко призначений міністром оборони України. Обіймав цю посаду в урядах Юлії Тимошенко, Юрія Єханурова та Віктора Януковича.

11 грудня 2008 року Анатолій Гриценко очолив Всеукраїнську громадську організацію "Громадянська позиція".

11 червня 2010 року на з'їзді політичної партії "Громадянська позиція" Гриценка було обрано її головою.

Брав участь у виборах Президента України 2010 (1,2% голосів) та 2014 (5,48% голосів) років.

Кандидат технічних наук. Автор понад 100 наукових робіт.

Одружений. Дружина - Юлія Мостова - відома журналістка, головний редактор газети "Дзеркало тижня". Має четверо дітей. Любить рибалити, грати в шахи і преферанс.

Персональний сайт Анатолія Гриценка: http://www.grytsenko.com.ua