Po jesieni sezonu 1992/1993 zakończył karierę piłkarską.
Kariera reprezentacyjna W reprezentacji ZSRR rozegrał 80 meczów, strzelił 6 goli; grał na Mistrzostwach Świata w Meksyku w 1986 roku, był także wicemistrzem Europy z RFN (1988); na obu imprezach pełnił funkcję kapitana drużyny prowadzonej przez Walerego Łobanowskiego.
Kariera trenerska Karierę trenera rozpoczął w 1993 roku, kiedy to na krótko został trenerem CSK ZSU Kijów/CSKA-Borysfen Kijów. Później trafił do Dynama, gdzie w sztabie szkoleniowym jest nieprzerwanie od 1993 roku, będąc asystentem kolejnych trenerów: Jożefa Sabo, Walerego Łobanowskiego, Ołeksija Mychajłyczenki i Leonida Burjaka. Pierwszym trenerem Dynama jest od 8 grudnia 2005 roku. Do tej pory zdobył Puchar Ukrainy (2006), wicemistrzostwo Ukrainy (2006) oraz Superpuchar Ukrainy (2006). W tym samym roku wywalczył (po dwumeczu z Fenerbahçe SK) także awans do Ligi Mistrzów. W 2008 do 23 sierpnia trenował azerski Neftçi PFK. 9 sierpnia 2010 objął stanowisko głównego trenera uzbeckiego klubu Nasaf KarszyАнатолий Демьяненко будет тренировать „Насаф” ᐉ UA-Футбол. .. 8 stycznia 2012 zmienił klub na Wołyń ŁuckАнатолій Дем'яненко – головний тренер „Волині” ᐉ UA-Футбол. .. 26 kwietnia 2013 roku za obopólną zgodą kontrakt został anulowanyОфіційно: „Волинь” розірвала контракт з Дем'яненком ᐉ UA-Футбол. ..