Né en 1874 dans une famille noble — le père était conseiller d'État — Anatoli Vassilievitch Lounatcharsky révéla de véritables dons intellectuels et une vaste culture acquise grâce à ses lectures et des études de philosophie. Lecteur de Marx, il se rapproche des mouvements révolutionnaires. Du fait de ses opinions politiques, il lui est du coup interdit de fréquenter l'université en Russie. Émigré en Suisse en 1893 il s'inscrit à l'université de Zürich et entre en contact avec les cercles marxistes russes ; en particulier avec Axelrod. De retour en Russie, il est arrêté et envoyé en Sibérie où il fait la connaissance d'Alexandre Bogdanov, dont il épousera la sœur. 

À l'instar de Bogdanov, en 1904 Lounatcharsky rallie les bolcheviks lors de la scission avec les mencheviks. Il rencontre Lénine à Paris et entame une étroite collaboration avec la revue bolchévique que dirige ce dernier, Vpered, qui parait à Genève de janvier à mai 1905. La révolution de 1905, et les troubles qui l'accompagnent, donnent à Lounatcharsky l'occasion de rentrer en Russie et une fois encore de collaborer à un nouveau journal, "Novaïa Jizn", la Vie nouvelle. Dans ce premier quotidien bolchévique légal publié à Saint-Pétersbourg d'octobre à décembre 1905, Lounatcharsky apparaît comme l'un des collaborateurs les plus actifs.

Après la défaite de la révolution de 1905, Lounatcharsky est contraint à nouveau à l'exil : ses centres d'intérêt intellectuels et son penchant théoriciste l'éloignent petit à petit des idées marxistes. Il essaie d'établir un lien entre religion et marxisme et se confronte de ce fait aux critiques de son ami Lénine. Avec Bogdanov, un autre bolchevik radical, il forme le groupe des "otzovistes", qui prône le boycott de la Douma et la suspension des activités légales du parti. Avec Bogdanov il crée une revue qui s'empare du titre "Vpered", et qui s'opposera à la ligne de Lénine. Il s'active pour créer à Capri, puis à Bologne, avec le soutien de Maxime Gorky et la participation entre autres de Bogdanov et d'Alexinski, une école du parti. La polémique provoquée ainsi au sein du parti amènera l'expulsion des rangs bolcheviks de Bogdanov ; il sera réadmis après la révolution d'Octobre. Dans les années qui suivront, à l'été 1911, Lounatcharsky collaborera avec Lénine, qui lui gardera une sincère sympathie, aux travaux de l'école de Longjumeau. 

Dans le cadre de ses activités d'intellectuel et de publiciste, il écrivit des articles pour la revue russe "Le Contemporain", exerça l'activité de guide au musée du Louvre et développa le concept de "culture prolétarienne", opposée à celle de la bourgeoisie. En 1915 il quitta Paris pour la Suisse, et en 1917 il rejoignit Pétersbourg. Son intérêt pour l'art l'amena à défendre avec succès une partie des monuments historiques russes qui risquaient d'être abattus par les révolutionnaires. Après la guerre, il soutint résolument les mouvements artistiques d'avant-garde.