Né vers 297, dans les environs d’Alexandrie, à Damanhour, dans une famille païenne qui se convertit au christianisme, il fut baptisé et ordonné diacre par l’évêque d’Alexandrie. Ayant reçu une solide éducation, très cultivé, il participa au concile de Nicée I (325), qui condamna notamment l’arianisme, avant de devenir évêque d’Alexandrie, le 8 juin 328.
Athanase mena tout au long de sa vie la lutte contre la doctrine hérétique arienne, opposant notamment à la négation de la divinité de Jésus-Christ la doctrine de la consubstantialité du Père et du Fils. Il rédigea un grand nombre de traités spirituels qui exposent la vraie foi. Il écrivit notamment que « l’homme ne serait pas sauvé si le Christ n’était pas pleinement Dieu ».
Les premières années de son épiscopat furent marquées par des complots fomentés contre lui par les hérétiques. Le 11 juillet 335, Athanase fut même déposé par un concile favorable à l’hérésiarque Arius et connut un premier exil de deux ans, qu’il passa en grande partie à Trèves.
Le 23 novembre 337, après la mort de l’empereur Constantin Ier, Athanase put retrouver son siège épiscopal. Mais les intrigues du parti arien ne cessaient pas. Athanase connut donc un deuxième exil à partir du 16 avril 339. Il se rendit à Rome, où le pape Jules Ier avait les plus grandes peines à maintenir la communion avec l’Orient, dominé par l’empereur arien Constance II. Il ne put retrouver son siège que le 21 octobre 346.
S’ensuivit une période relativement plus calme, durant laquelle Athanase put exercer son ministère. Mais de nouvelles tensions entre Constance II et le nouveau pape Libère menèrent à un nouvel exil de l’évêque, à partir du 9 février 356. Il vécut pendant six ans dans la clandestinité, voyageant dans toute l’Egypte sans être jamais arrêté, vivant avec les moines dans le désert, jusqu’à son retour le 21 février 362, après l’avènement de l’empereur Julien l’Apostat.
La vie d’Athanase ne fut pourtant pas plus calme. Il connut un quatrième exil entre le 23 octobre 362 et le 14 février 364 (Jovien avait alors succédé à Julien l’Apostat), et un cinquième du 5 octobre 365 au 1er février 366.
Athanase passa les dernières années de sa vie à Alexandrie. Il entretint une importance correspondance avec d’autres évêques, notamment saint Basile de Césarée. C’est dans sa ville qu’il mourut, le 2 mai 373. Il est vénéré comme Père et Docteur de l’Eglise. Dans l’audience générale qu’il lui dédia le 20 juin 2007, Benoît XVI le présenta ainsi : « Athanase a été sans aucun doute l’un des Pères de l’Eglise antique les plus importants et les plus vénérés. Mais ce grand saint est surtout le théologien passionné de l’incarnation, du Logos, le Verbe de Dieu, qui – comme le dit le prologue du quatrième Evangile – “se fit chair et vint habiter parmi nous” (Jn I, 14). »