3 сентября 1942 г. Лебедянским РВК Соболев А.Ф. был призван на военную службу в ряды РККА и направлен на учёбу в Саранское пехотное училище. По окончании военного училища Соболеву А.Ф. было присвоено воинское звание лейтенанта. С июля 1943 г. Соболев Анатолий на фронте в должности командира взвода разведки 217-й стрелковой дивизии 11-й гвардейской армии воевал на Брянском фронте. В августе 1943 г. в бою у г. Карачев Соболев Анатолий был контужен и 2 месяца находился на излечении в госпитале. В ноябре 1943 г. Соболев А.Ф. вновь на передовой командиром взвода 1-й армейской штрафной роты 31 гв. стрелковой дивизии 11-й гвардейской армии 1-го Прибалтийского фронта. 13 декабря в бою у дер. Алексеенка Витебской обл. Соболев Анатолий мужественно и смело со взводом атаковал противника, захватил немецкие укрепления, был ранен и отправлен в госпиталь. С февраля 1944 г. гвардии лейтенант Соболев А.Ф. вновь в строю командиром взвода противотанковой обороны в 1-м батальоне 31-й гв. стрелковой дивизии 99-го гв. стрелкового полка 11-й гвардейской армии 1-го Прибалтийского фронта. 9 февраля у бойца очередное ранение. За боевые заслуги на фронте командир Соболев А.Ф. в марте 1944 г. был награждён орденом Красной Звезды. В июне 1944 г. при прорыве немецкой обороны в Оршанском районе Витебской области отличился в боях взвода ПТО, уничтожив танк и  укрепления противника. При форсировании реки Неман переправился на левый берег и уничтожил пулемётный расчёт противника. В боях при освобождении Литвы  Соболев А.Ф. был опять тяжело ранен. В августе 1944 г. Соболев А.Ф. был награждён орденом Отечественной войны II степени. За бои по освобождению Витебска 31-я гвардейская стрелковая дивизия, в которой воевал Анатолий Соболев, получила почётное наименование Витебской Краснознамённой, а Соболеву А.Ф.  было присвоено звание почётного гражданина города Витебска.Победу герой встретил в родной 31 гв. стрелковой дивизии 11-й гвардейской армии под Кёнигсбергомю Фронтовик Анатолий Соболев в боях за Родину был четырежды ранен и дважды контужен, военно-медицинская комиссия присвоила ему 2-ю группу инвалидности.