При рождении ему дали имя Отто — в честь руководителя ледовой экспедиции по спасению челюскинцев Отто Шмидта. Однако с началом войны немецкое имя оказалось неуместным. Так Отто Солоницын стал простым русским Анатолием…
В юношестве он выучился в техникуме на слесаря, недолго проработал на заводе, а затем вернулся в школу, чтобы получить полное среднее образование. Тогда же Толя увлёкся самодеятельностью — читал стихи и выступал с куплетами, а в двадцать лет поехал в столицу подавать документы в ГИТИС.
Первая попытка не увенчалась успехом, ещё два года он штурмовал институт, но всё было тщетно. В результате Солоницын уехал в Свердловск: здесь ему удалось поступить в недавно открывшуюся студию при местном драматическом театре.
Анатолий успешно её окончил и был принят в труппу. На свердловской сцене он сыграл множество ролей второго плана, а затем служил в театрах Минска, Новосибирска, Таллина.
Путь в кино ему открыл начинающий режиссёр Свердловской киностудии Глеб Панфилов, предложивший Солоницыну главную роль в своём первом фильме «Дело Курта Клаузевица». В 1966 году актёр прочитал в журнале «Искусство кино» сценарий Андрея Тарковского и Андрея Кончаловского «Страсти по Андрею» и загорелся мечтой сыграть русского иконописца Андрея Рублёва.
Возможно, дали о себе знать гены — предок Солоницына писал иконы. Худсовет был категорически против кандидатуры никому не известного актёра, но режиссёр Андрей Тарковский уже никого другого в этой роли не видел.
Чтобы убедить членов комиссии, он пошёл на хитрость: показал фотопробы Солоницына историкам, которые отметили явное сходство актёра с иконописцем. Фильм сочли «антирусским» и на несколько лет отправили на полку, а Тарковский был так впечатлён игрой Солоницына, что с тех пор снимал его в каждом своём фильме.
В «Солярисе» актёр сыграл доктора Сарториуса, в «Зеркале» Тарковский специально для него придумал небольшую роль Прохожего, которой не было в сценарии, в «Сталкере» Солоницын стал Писателем. Тарковский особенно ценил в актёре беспрекословное выполнение той миссии, которую ему готовил режиссёр.
Солоницын всегда отличался особой жертвенностью по отношению к своим героям: ради роли автора в неосуществлённой экранизации «Идиота» он был готов сделать пластическую операцию, чтобы внешне походить на Достоевского. Тарковский опешил: после таких изменений Солоницыну вряд ли бы удалось продолжить карьеру.
Но актёр спокойно отвечал: «Если я сыграю Достоевского, зачем мне что-то ещё играть?». Впоследствии он всё же сыграл знаменитого классика в фильме «Двадцать шесть дней из жизни Достоевского» и за эту роль получил приз Берлинского кинофестиваля.
Солоницын снимался и у других именитых режиссёров — у Алексея Германа в «Проверке на дорогах», у Сергея Герасимова в «Любить человека», у Никиты Михалкова в «Своём среди чужих», но к Тарковскому у него всегда было особое отношение.
Когда режиссёр эмигрировал, Солоницын был уже тяжело болен. Родные до последнего пытались скрыть от него новости об отъезде друга и учителя, а когда правда открылась, для актёра это стало тяжёлым ударом.
Анатолий Солоницын был женат трижды. Первой его избранницей стала гримёр Свердловской киностудии Людмила Успенская. Во второй раз он женился на актрисе Свердловского драмтеатра Ларисе Сысоевой, в браке с которой родилась дочь Лариса Солоницына — ныне известный киновед.
С третьей женой Светланой актёр познакомился на съёмках «Сталкера», где та была гримёром. У супругов родился сын Алексей — он работал следователем, но потом переквалифицировался в кинопродюсера.
Анатолию Солоницыну была уготована короткая жизнь. На съёмках фильма «Остановился поезд» актёр упал с лошади и сильно ушиб грудь. В больнице внезапно выяснилось, что у Солоницына рак лёгких. Врачи удалили часть лёгкого, но о диагнозе самому актёру решили не сообщать. Ещё через год на очередных съёмках Солоницыну стало плохо.
Обследование показало, что метастазы распространились на позвоночник. Остановить болезнь было уже невозможно — знаменитый актёр скончался в 47 лет. На его могиле установлена скульптура в монашеском облачении — дань гениальной роли в «Андрее Рублёве».
