Анатолий Иванович Денисенко начал свою трудовую деятельность в 1969 году в должности преподавателя музыкального училища им. К. Э. Раутио.

После окончания Ленинградской консерватории по классу профессора А. Б. Шалова в 1971 году приступил к работе в Петрозаводском филиале Ленинградской консерватории. Пройдя все ступени профессионального роста от преподавателя до профессора, воспитал более 70 выпускников, которые работают в различных учебных заведениях, концертных и творческих организациях России.

Талантливый балалаечник выезжал в различные города Карелии и России с концертной деятельностью, всегда радовал публику своей яркой игрой. Музыканта часто приглашали в концертные поездки в зарубежные страны. Анатолий Иванович Денисенко неоднократно являлся первым исполнителем произведений композиторов Карелии. Особенно плодотворное сотрудничество было с известным композитором России А. Л. Репниковым. Первым исполнителем Концерта-рапсодии для балалайки с оркестром стал Анатолий Иванович. Его объединяло творческое содружество с многими известными музыкантами, в первую очередь, с преподавателями кафедры народных инструментов В. Л. Калабердой, В. А. Соловьевым, А. Б. Шаловым. Работая солистом Карельской филармонии, он выступал на гастролях с талантливым баянистом А. Сидоровым.

Анатолий Иванович является основателем исполнительской школы игры на балалайке в Карелии, продолжателем традиции выдающегося педагога и исполнителя А. Б. Шалова. При его участии были открыты классы балалайки в училище им. К. Э. Раутио и Петрозаводской консерватории.

Он был не только прекрасным исполнителем и педагогом, он неоднократно участвовал в конференциях по вопросам методики, исполнительства и педагогики на народных инструментах, передавая свой большой педагогический опыт коллегам и студентам.

Анатолий Иванович Денисенко похоронен на кладбище в Сулажгоре. Похороны состоялись 25 апреля 2020.