Алексей поступил на службу в Казенную палату, начав жить на собственное жалованье, и здесь за свое благонравие и аккуратность по службе был также любим начальством. Неожиданно он вместе с двумя товарищами заболел чахоткой. Поскольку в те времена она считалась болезнью неизлечимой, то врачи не видели никакой надежды на выздоровление. Тогда Алексей дал обет Богу: в случае своего выздоровления, не откладывая, идти в монастырь. Товарищи его скоро умерли, а Алексей стал поправляться.
В 1853 году Алексей был принят в число братии Оптиной пустыни, будучи 23 лет от роду, а старец Макарий сказал матери будущего инока: "Благословенна ты, добрая женщина, на такой хороший путь отпустила сына!".
Алексей всей душой отдался под духовное руководительство преподобного Макария, который воспитывал его с особенной любовью. Старец вел Алексея суровой тропой иноческого подвига, не отнимая от него множество скорбей и искушений, выпавших на долю юного подвижника. Эти скорби создавали в усердном ученике старца доброе иноческое устроение и закаляли его дух в терпении.
С первых лет пребывания в обители его жизнь была посвящена служению ближним. Когда он работал на кухне, у него не оставалось времени даже на сон, да и спал-то он здесь же, на дровах; а для уединенной молитвы он уходил далеко в лес. Внизу башни, где он жил в первое время, кололи дрова, и постоянные головные боли от стука топоров и недосыпания мучили юного послушника. Часто переводили Алексея из келлии в келлию, тем самым также испытывая его терпение. В тиши монашеской обители среди трудов, чтения святоотеческих творений и откровения помыслов перед старцем зачиналась и развивалась та духовная опытность, которая впоследствии поставила его рядом с великими Оптинскими старцами. Преподобный Макарий, видя в нем особенное расположение к молитвенному подвигу, сам стал обучать молодого инока молитве Иисусовой, однако за своей занятостью благословил Алексея кроме него обращаться за духовным наставлением и к преподобному Амвросию.
Когда скончался старец Макарий (1860), Алексей горько оплакивал своего авву, но большим утешением в этой утрате было то, что у него остался другой наставник, отец Амвросий, с которым его еще более сблизило общее горе. Впоследствии отец Анатолий сам рассказывал о своих чувствах, которые он испытал при кончине старца Макария: "Как я чувствовал эту потерю, я не могу даже выразить, но вместе с тем, у меня на душе была Пасха — я боялся на минуту отойти от гроба и потерять свое радостное настроение, я ощущал сильное благоухание, и это очень утешало меня, грешного".