Командир роты танков Т-34 253-го отдельного танкового полка 11-й армии старший лейтенант Хуторянский 15 ноября 1943 года с ротой в числе первых преодолел реку Сож в районе села ХальчВетковского районаГомельской областиБелорусской ССР, уничтожил несколько орудий и миномётов противника и закрепился на достигнутом рубеже. Будучи ранен не покинул поля боя.
20 ноября (данные Именного списка безвозвратных потерь офицерского состава 253 Гомельского танкового полка) или 21 ноября (данные Наградного листа) 1943 года, ещё не оправившись от ранения, ушёл из санчасти и, выпросив у командира полка разрешение участвовать в бою, повёл роту в атаку. В ходе атаки погиб. Похоронен на месте боя, в пос. Новая ЖизньВетковского районаГомельской областиБелорусской ССР. Части 11-й армии овладели пос. Новая Жизнь 22 ноября 1943 года.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 26 апреля 1944 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм старшему лейтенанту Хуторянскому Анатолию Николаевичу присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно).
Бюст в городе Краснодаре на территории мемориального комплекса «Памяти преподавателей и студентов КубГУ, погибших в годы Великой Отечественной войны», открыт 5 мая 2015 года[6].
Бюст в городе Миловице (Чехия) на мемориале «Братство по классу, братство по оружию» (автор Мирослав Панкрач), сооружён на средства граждан ЧССР[7].
Имя А. Н. Хуторянского присвоено средней школе № 23 в Гомеле[8], расположенной по улице Хуторянского, 5. Одна из экспозиций в школьном музее посвящена А. Н. Хуторянскому.
9 сентября 2020 года на одном из частных домов по улице Шихсаидова города Буйнакск была повешена мемориальная доска имени Героя Советского Союза Хуторянского Анатолия Николаевича[9].
19 января 2021 года имя Героя Советского Союза Анатолия Хуторянского было присвоено Буйнакской гимназии[10]. В этот же день на здание Буйнакской гимназии была повешена мемориальная доска имени Героя Советского Союза Анатолия Хуторянского[11]. В сквере рядом с Буйнакской гимназией установлен бюст Анатолия Хуторнянского[10][12][13].