Родился 31 января 1903 года в деревне Акинино ныне Иркутского района (по иным сведениям с. Баклаши) Иркутской области в семье крестьянина. Русский. Окончил 3 класса сельской школы.
Боевое крещение получил в партизанском отряде в 1919–1920 годах. В годы гражданской войны он воевал на Дальнем Востоке в составе 8-го Иркутского полка 1-й Читинской стрелковой дивизии.
Вновь в рядах Красной Армии с 1923 года. В 1926 году окончил Нижегородскую пехотную школу и проходил службу в должности командира стрелкового взвода. Член ВКП(б)/КПСС с 1926 года.
После окончания в 1929 году военно-политических курсов назначен политруком стрелковой роты. После гибели командира во время вооруженного конфликта на КВЖД в 1929 году взял на себя командование ротой и успешно руководил ею в последующих боях.
В 1936 году окончил Военную академию имени М.В. Фрунзе и проходил службу на должностях помощника начальника, затем начальник оперативной части штаба стрелковой дивизии
на Дальнем Востоке. С марта 1939 года – начальник оперативного отдела штаба 31-го стрелкового корпуса, а с июня – начальник штаба 43-го стрелкового корпуса. С января по июнь 1941 года руководил отделом боевой подготовки Дальневосточного фронта.
На фронтах Великой Отечественной войны с октября 1941 года на Западном фронте. Командовал 78-й гвардейской стрелковой дивизией, которую формировал в Новосибирске в июле 1939 года. За героизм, высокие боевые качества и умелые действия в битве под Москвой дивизия в ноябре 1941 года была преобразована в 9-ю гвардейскую, а ее командиру присвоено воинское звание «генерал-майор». Весной и летом 1942 года 9-я гвардейская стрелковая дивизия под командованием А.П. Белобородова успешно вела боевые действия в составе Юго-Западного фронта на Северском Донце. С октября 1942 года А.П. Белобородов командовал 5-м гвардейским стрелковым корпусом, который участвовал в прорыве обороны противника в Великолукской операции Калининского фронта. С августа 1943 года он командир 2-го гвардейского стрелкового корпуса, войска которого вели успешные боевые действия в районе города Духовщины Смоленской области (освобожден 19 сентября 1943 года) и севернее города Витебска в Белоруссии (в начале 1944 года).
С 22 мая 1944 года генерал-лейтенант А.П. Белобородов – командующий 43-й армией. Войска армии в составе 1-го Прибалтийского фронта в ходе Витебско-Оршанской операции прорвали глубоко эшелонированную оборону противника, форсировали реку Западная Двина и совместно с соседней 39-й армией 3-го Белорусского фронта окружили и уничтожили витебскую группировку фашистских войск в составе пяти дивизий.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 июля 1944 года за боевые заслуги и умелое командование войсками в Витебской операции генерал-лейтенант Белобородов Афанасий Павлантьевич удостоен звания Героя Советского Союза.
В 1944 году командарм А.П. Белобородов успешно руководил войсками 43-й армии в Полоцкой, Шяуляйской, Рижской и Мемельской, а в 1945 году, когда армия находилась в составе 3-го Белорусского фронта, – в Инстербургско-Кенигсбергской, Кенигсбергской и Земландской операциях. В этих операциях им принимались смелые и обоснованные решения, проявлялась разумная инициатива.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 19 апреля 1945 года за героизм и мужество, проявленные при штурме Кенигсберга, генерал-лейтенант Белобородов Афанасий Павлантьевич награжден второй медалью «Золотая Звезда».
24 июня победного 1945 года Белобородов шел в шеренге командармов 3-го Белорусского фронта. В бытность командующим войсками Московского военного округа, уже в звании генерала армии, Афанасий Павлантьевич семь раз командовал Парадом на Красной площади в Москве.
В августе – сентябре 1945 года генерал-полковник А.П. Белобородов командовал 1-й Краснознаменной армией 1-го Дальневосточного фронта, участвовавшей в разгроме японской Квантунской армии. После Великой Отечественной войны А.П. Белобородов с 1946 по 1953 годы был командующим армией, затем возглавлял управление боевой подготовки стрелковых войск, был начальником курсов «Выстрел», заместителем главнокомандующего Центральной группы войск. С 1955 года – командующий войсками Воронежского военного округа, 
с 1957 года – начальник Главного управления кадров Министерства обороны СССР. В 1963 году А.П. Белобородову присвоено воинское звание «генерал армии». В том же году он назначен командующим войсками Mосковского военного округа. С 1968 года – в Группе генеральных инспекторов Министерства обороны СССР.
с 1957 года – начальник Главного управления кадров Министерства обороны СССР. В 1963 году А.П. Белобородову присвоено воинское звание «генерал армии». В том же году он назначен командующим войсками Mосковского военного округа. С 1968 года – в Группе генеральных инспекторов Министерства обороны СССР.Член ЦК КПСС в 1966–1971 годах. Депутат Верховного Совета СССР 3-го и 7-го созывов. Награжден пятью орденами Ленина, орденом Октябрьской Революции, пятью орденами Красного Знамени, орденами Суворова 1-й и 2-й степени, Кутузова 2-й степени, Отечественной войны 1-й степени, «За службу Родине в Вооруженных Силах СССР» 3-й степени, медалями, а также иностранными орденами и медалями.
Автор книг «Сквозь огонь и тайгу», «Приказ командира – закон для воина», «Ратный подвиг», «Прорыв на Харбин», «Всегда в бою» и др.
Почетный гражданин городов Иркутска, Истры и Красногорска Московской области, Витебска и Шумилина в Белоруссии. Его именем названы улицы в Москве, Мытищах, Витебске. О генерале армии созданы фильмы «Один день командира дивизии» и «Крестьянский сын».
Скончался 1 сентября 1990 года. Похоронен на Мемориальном воинском кладбище «Снегири» (Московская область, Истринский район).
В городе Иркутске установлен бронзовый бюст дважды Героя Советского Союза А.П. Белобородова. На фасаде школы в с. Баклаши установлена мемориальная доска, а самой школе присвоено его имя [105, 170, 178, 203, 348, 402, 410, 455, 557, 622, 787, 893, 926, 954].