В 1992 году С. Анатольев закончил МФТИ по специальности «прикладная математика», затем, в 1995 году — Российскую экономическую школу со степенью магистра экономики. После обучения в России уехал в США, где в 1997 году закончил Университет Висконсин-Мэдисон со степенью магистра экономики, а в 2000 году там же получил докторскую степень Ph.D. по экономике. С 2000 года начинает преподавание в РЭШ.
Работы С. Анатольева были опубликованы в ведущих международных научных изданиях, включая такие престижные, как Econometrica, Econometric Theory, Economics Letters, Journal of Business and Economic Statistics и представлены на многих международных экономических конференциях. В рейтинге RePEc российских экономистов по состоянию на ноябрь 2009 года занимает 5 место. Кроме того осенью 2006 года основал эконометрический журнал на русском языке «Квантиль», где он также является главным редактором.
