При жизни Афанасий Афонский несколько раз удостаивался видения Божьей Матери, совершал чудеса, исцелял тяжелобольных и предвидел грядущие события, в том числе свою трагическую кончину. В день смерти он осматривал строившийся свод и купол церкви, которую сам проектировал, как вдруг каменная кладка рухнула, и он вместе с шестью монахами оказался под обломками. Пять монахов погибли сразу же, а молитвы преподобного братия слышала в течение нескольких часов. Мощи его находятся под спудом в приделе Севастийских мучеников кафоликона Великой лавры. Рядом стоит металлический жезл преподобного. Сохранился крест Афанасия Афонского (весом около 3 кг), который он не снимал даже когда спал. Сохранилось два его пространных греческих «Жития». Одно написано монахом Афанасием в первой четверти XI в., другое – неизвестным монахом из Великой лавры во второй половине XI в. – первой половине XII в. Вскоре после смерти Афанасия Афонского его память была включена в греческие богослужебные книги: Канонник 1022 г. (Исторический музей) и Стишной синаксарь Христофора Митилинского. В русских календарях память Афанасия Афонского появляется в конце XIV в. с распространением Иерусалимского устава: Константинопольское Евангелие 1383 г. (Исторический музей), Евангелие Кошки 1392 г. (Российская государственная библиотека). В XIV в. на славянский язык было переведено анонимное «Житие» Афанасия Афонского. Оно входит в состав агиографического Сборника Нила Сорского (Российская государственная библиотека, Московская духовная академия; конец XV – начало XVI вв.), являющегося автографом преподобного. Известно, что это «Житие» дважды копировалось в XVI в.: Гурием Тушиным (Российская народная библиотека) и в Троице-Сергиевой лавре (Российская государственная библиотека). Анонимное пространное «Житие» помещено также в Великих Минеях Четьих. В различных редакциях Студийского устава и в ранних редакциях Иерусалимского устава память Афанасия Афонского отсутствует. Согласно большинству афонских Типиконов XIV–XIX вв., его память имеет однодневные предпразднство и попразднство, что свидетельствует об особом почитании Афанасия Афонского на Афоне. Последования этих дней представляют собой соединение служб преподобного и рядового святого, причём служба, совершаемая 4 июля, аналогична шестеричной, а 6 июля – славословной, но без канонов Октоиха. В день памяти Афанасия Афонского совершается бденная служба. Аналогичные особенности имеют некоторые неафонские Типиконы, что свидетельствует о влиянии богослужебных обычаев Афона на богослужение православной церкви в целом. В современной богослужебной практике греческих церквей, а также по Типикону, используемому ныне в Русской православной церкви, Афанасию Афонскому не полагается предпразднства и попразднства, а в день его памяти совершается полиелейная служба, причём, согласно печатным Минеям, используемым ныне в греческих церквах, она соединяется со службой преподобного Лампада Иринопольского; в печатных Минеях, используемых в Русской православной церкви, помещены только тексты Афанасия Афонского, их состав соответствует бденной службе.