1979—1981 — служил в Советской Армии. Проходил службу в войсках ПВО в Ленинградском военном округе.
1981—1982 — учитель физики средней школы № 18 в городе Славянске Донецкой области.
С июня 1982 — в органах внутренних дел: участковый инспектор по делам несовершеннолетних, оперуполномоченный уголовного розыска, начальник отдела по руководству участковыми инспекторами, начальник уголовного розыска, заместителем начальника по оперативной работе Славянского РОВД.
декабрь 1992 — июль 1995 — старший оперуполномоченный по особо важным делам отдела внутренней безопасности УВД Донецкой области.
1995—2000 — начальник Артемовского горотдела УМВД Украины в Донецкой области.
2000—2005 — начальник Макеевского городского управления МВД Украины в Донецкой области.
февраль 2007 — декабрь 2007 — начальник Главного управления МВД Украины в Автономной Республике Крым.
С декабря 2007 — в распоряжении министра внутренних дел Украины.
Руководитель Крымского штаба кандидата в президенты Украины Виктора Януковича на выборах 2010 года.
11 марта 2010 — 7 ноября 2011 — министр внутренних дел Украины. 23 августа 2011 года присвоено специальное звание генерал-полковника милиции.
8 ноября 2011 — 27 февраля 2014 — Председатель Совета министров Автономной Республики Крым. После силовой смены власти на Украине в феврале 2014 года заявил о готовности выполнять решения Верховной Рады Украины и был снят с должности решением сессии Верховного Совета Автономной Республики Крым[2].
Приступив к исполнению должности министра внутренних дел при президенте Викторе Януковиче, Анатолий Могилёв уже на следующий день был подвергнут критике со стороны лидеров крымских татар и их сторонников среди украинских политиков. С крайне резким заявлением выступил заместитель председателя Меджлиса крымскотатарского народаРефат Чубаров, его поддержали бывший министр внутренних дел Юрий Луценко и бывший представитель президента Украины в АРК Геннадий Москаль[3].
В 2011 году Могилёв за действия подчинённого ему ведомства, которое обвиняют в многочисленных случаях избиения журналистов во время судебных процессов и массовых акций, занял первое место в рейтинге врагов прессы по версии Независимого медиапрофсоюза и Института массовой информации[4].
Орден «За заслуги» III ст. (30 ноября 2012 года) — за значительный личный вклад в социально-экономическое, научно-техническое, культурно-образовательное развитие Украинского государства, весомые трудовые достижения, многолетний добросовестный труд[6]
