С 21 июля 1941г. началось формирование 2 авиационного полка дальней разведки. На вооружении полк имел самолеты Пе-2 и Пе-3. Базировался на аэродроме Монино. Командир полка- подполковник Тюрин Трофим Романович.

Анатолий Федорович был назначен мотористом авиационным 3-й авиаэскадрильи полка.

Командиром эскадрильи был капитан Климанов Алексей Иванович. Когда он вместе со штурманом эскадрильи капитаном Политыкиным Василием Константиновичем не вернулся с боевого вылета 14 декабря 1941г., командиром эскадрильи был назначен капитан Дмитриев Павел Дмитриевич.

В начале 1942г. на базе 3 авиаэскадрильи была создана оперативная группа полка. Аэродром оперативной группы, действовавшей на Северо-Западном (Ленинградском) фронте, находился в районе Валдая. Командовал группой капитан Дмитриев.

08 февраля 1943г. полк был преобразован в 47 гвардейский авиационный полк дальних разведчиков.

Командиром 3 авиаэскадрильи был назначен гвардии капитан Малютин Михаил Васильевич.

К средине мая 1944г. Анатолий Федорович подготовил самолеты эскадрильи к 100 боевым и 125 учебно-тренировочным вылетам. Участвовал в смене в полевых условиях 9 авиамоторов. 

Приказом от 16 мая 1945г. гвардии сержант технической службы Степанов был награжден медалью «За боевые заслуги».

Награжден медалями «За взятие Кенигсберга», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

Демобилизован 14 марта 1947г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.