Родился 9 февраля 1923 года в селе Плотава Алтайской губернии (ныне - Баевский район Алтайского края).

10 октября 1942 года в возрасте 19 лет Анатолий Вдовин был призван в ряды РККА. Сначала работал на одном из заводов на Урале. А с 5 ноября 1942 года по 22 августа 1943 года младший сержант Вдовин, командир отделения противотанковых ружей, воевал в составе 305-й стрелковой дивизии 1004-го стрелкового полка Западного фронта.

Участвовал в освобождении Белгорода. Особо отличился в боях за станцию Чертолино. В марте 1943 года он лично подбил танк противника и уничтожил много живой силы. 22 августа 1943 года в районе Смоленска командованием полка младший сержант Вдовин был отправлен в разведку. Выполняя задание, получил тяжелое ранение в ногу. Длительное лечение, множество операций и все-таки ногу пришлось ампутировать. 10 октября 1943 года бойца комиссовали.

Боевая награда нашла героя уже после войны. За мужество и героизм 6 ноября 1947 года Анатолий Демьянович Вдовин награжден орденом Отечественной войны II степени.

Домой сержант Вдовин вернулся инвалидом. В 1967 году с женой Екатериной Сергеевной, труженицей тыла, и четырьмя детьми переехали в Прокопьевск. Анатолий Демьянович работал на предприятиях города.

Ушел из жизни 11 марта 2008 года в возрасте 85 лет.