Родился в старообрядческой крестьянской семье Феофана Ивановича и Фёклы Ивановны Федотовых. В семье было трое детей — Амвросий, Марья и Илья. Мать рано умерла, и отец женился во второй раз — на Агафье, от которой у него было четверо дочерей — Марья, Елизавета, Анна и Иулиания. В молодости Амвросий Федотов женился на Марье, также происходившей из старообрядческой семьи.

У них были две дочери — Екатерина и Анна. Амвросий Федотов занимался крестьянским трудом и при этом хорошо читал церковные книги, прекрасно пел в церкви. В его житии сказано, что он любил жизнь. Любил жизнь во всех ее благих проявлениях. В воскресный день заходил на гору к осьмиконечному поклонному кресту, что красовался над Тарбагатаем, и пел праздничные стихеры.

Пел так, что в селе слышали и говорили: «Во! Наш Абросим поет!». А ещё он не жалел времени на чтение духовных книг. Мог, живя в селе и имея немалое хозяйство, со своими друзьями зачитываться древними поучительными книгами, сравнивать, сопоставлять, изучать и часами полемизировать о Церкви и вере. Он был «жаден» до духовных знаний. Читал все, что мог найти по вопросам веры. А когда книги заканчивались, выписывал их с других регионов и даже из-за границы. В его деревенском доме стоял большой шкаф, полностью заполненный церковной литературой.

После императорского указа 1905 года о веротерпимости семья Федотовых и их родственники построили в селе деревянную старообрядческую Знаменскую часовню. Первоначально в ней не было постоянного священника, и Амвросий ездил в Новониколаевск (ныне Новосибирск) за священниками, приглашая их для «разового» совершения богослужений.

Эти священники ранее принадлежали к новообрядческой церкви, но по разным причинам перешли к старообрядцам — таким образом, община в селе Тарбагатай была «беглопоповской». Однако вскоре Амвросий разочаровался в их духовных качествах (например, они не строго соблюдали посты) и стал инициатором перехода прихода в юрисдикцию белокриницкой старообрядческой иерархии.

Вскоре после гражданской войны Амвросий Федотов перешёл границу и добрался до Харбина, где в это время жил в эмиграции епископ Иркутско-Амурский Иосиф (Антипин), который рукоположил его в священноиерея. Весной 1923 года он вернулся в родное село, где служил в храме. Вскоре его жена скончалась, дочери вышли замуж. Сам священноиерей Афанасий создал в своём доме воскресную школу, служил в Тарбагатае, Верхнеудинске, Надеино, Куйтуне, Десятниково и в Ягодном на Щучьем озере, обучал старообрядцев уставу, церковному чтению и крюковому, знаменному пению.

В 1927 году епископ Иосиф скончался в Харбине, два года епархией временно управлял епископ Амфилохий (Журавлёв), а 6 мая 1929 году, по просьбе верующих, Амвросий Федотов был рукоположён в архиерея Иркутско-Амурской епархии с иноческим именем Афанасий. Его епархиальное управление находилась в родном селе Тарбагатае, где к старообрядцам после его епископской хиротонии перешёл единоверческий приход с Никольским храмом, находившийся ранее в юрисдикции Русской православной церкви.

Таким образом, в селе старообрядцам принадлежали уже два храма, причем Никольский стал кафедральным. Епископская хиротония привела к оживлению религиозной жизни в близлежащих приходах, но репрессии со стороны властей вскоре привели к массовым арестам церковнослужителей и сокращению количества прихожан — даже крещения и венчания совершались по ночам, из опасения репрессий.

Понимая неизбежность ареста, владыка раздавал молодым старообрядческим семьям личные вещи и предметы обихода. В то же время он предпринял меры для того, чтобы спасти церковное имущество — иконы, книги и утварь: епископ тайно по ночам перевозил их на телеге в лесную пещеру, находившуюся в 10-15 км от села. Только в 1950-е годы охотник случайно нашёл церковное имущество и сообщил о нём властям, которые вывезли ценности на двух грузовых машинах в Тарбагатай и свалили во дворе районного отделения милиции. По одним данным, иконы и книги разобрали верующие, по другим они были увезены в запасник исторического музея в Улан-Удэ.

В середине 1930-х годов по распоряжению властей у епископа отобрали дом (он переехал жить к родственникам), а Знаменская часовня была разобрана. Но он продолжал служить в Никольском храме.

20 октября 1937 году владыка на дому причастил больную девочку и в тот же вечер был арестован сотрудниками НКВД, обвинившими его в «незаконной религиозной деятельности». После этого церковь была закрыта. Епископ около полугода провёл в заключении в Улан-Удэ. Ему предлагали освобождение из-под стражи и даже помощь в карьере в случае отказа от сана и сотрудничества с НКВД, однако владыка Афанасий ответил отказом. Виновным себя не признал, несмотря на пытки: на допросах ему жгли бороду и усы, тушили о лицо папиросы, но он ответил следователям: «С моим телом вы можете делать все, что хотите, с душой моей вам ничего не удастся сделать».

16 марта 1938года епископ Афанасий был приговорён к расстрелу по статьям 58-10 и 58-11 Уголовного кодекса за контрреволюционную агитацию и пропаганду. Приговор приведен в исполнение 18 апреля 1938 года.

В 123году на Освященном соборе Русской православной старообрядческой церкви епископ Афанасий был причислен к лику святых в числе всех священномучеников и исповедников, за веру Христову от безбожия пострадавших. 20 июля 2002 года в селе Тарбагатай была установлена мемориальная доска с надписью:

«Здесь до 1937 года находился Старообрядческий храм, в котором служил святой священномученик Афанасий, епископ Иркутско-Амурский (Федотов А. Ф.) (1879—1938), пострадавший за веру Христову»

Было издано житие владыки, написана икона.