Ο Αθανάσιος Παπαδημητρίου γεννήθηκε το 2000 στη Θεσσαλονίκη. Είναι πτυχιούχος Αρμονίας (τάξη Στέφανου Ντιναπόγια), Αντίστιξης και Φούγκας (τάξη Βασίλη Κίτσου) με Άριστα (10) και διπλωματούχος πιάνου (τάξη Φανής Καραγιάννη) με Άριστα Παμψηφεί και Πρώτο Βραβείο από το Ωδείο Φίλιππος Νάκας. Έχει παρακολουθήσει μαθήματα σαξοφώνου με τον Στέργιο Μοσχογιάννη και τον Φάνη Καπετανάκη στο Μουσικό Σχολείο Θεσσαλονίκης, από το οποίο αποφοίτησε το 2018. Είναι φοιτητής στο Τμήμα Μουσικών Σπουδών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (εισαχθείς στην πέμπτη θέση) στην τάξη σύνθεσης του Χρήστου Σαμαρά.
Έχει διακριθεί σε Πανελλήνιους, Παγκύπριους και Διεθνείς διαγωνισμούς σύνθεσης, μεταξύ των οποίων: Πρώτα Βραβεία στον 14ο και 15ο Μαθητικό Διαγωνισμό Σύνθεσης Μουσικών Έργων του ωδείου Φουντούλη (2016 και 2017), Πρώτο Βραβείο στο Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Πρόγραμμα «Κύπρος, Ελλάδα, Ομογένεια: Εκπαιδευτικές Γέφυρες» (2017), Βραβείο στον 36ο/64ο Πανευρωπαϊκό Διαγωνισμό της Ευρωπαϊκής Ημέρας Σχολείων (Eas) με γενικό θέμα: «Ενωμένοι στην διαφορετικότητα: η παράδοση στη σύγχρονη εποχή» (2017), Δεύτερο Βραβείο στον Πανελλήνιο και Παγκύπριο Μουσικό Διαγωνισμό Μελοποίησης Ποίησης της Ένωσης Ελλήνων Λογοτεχνών (2017), Έπαινος στον Διαγωνισμό Σύνθεσης Λυρικού Τραγουδιού με θέμα: «1821, Ελληνική Επανάσταση και Μελοποιημένη Ποίηση» που διοργάνωσε η Ένωση Ελλήνων Μουσουργών σε συνεργασία με την Εθνική Λυρική Σκηνή (2021), Έπαινος στον 9ο Διαγωνισμό Σύνθεσης «Δημήτρης Δραγατάκης» που διοργάνωσε η Ένωση Ελλήνων Μουσουργών (2022), και άλλα.
Οι συνθέσεις του περιλαμβάνουν έργα για σόλο πιάνο, κιθάρα, έγχορδα και πνευστά, μουσική δωματίου, έργα για φωνή, έργα για χορωδία και ορχήστρα, ενώ έχουν ερμηνευθεί από αξιόλογους μουσικούς και μουσικά σύνολα όπως: Ευαγγελία Μητσοπούλου, Φώτης Κουτσοθόδωρος, Φανή Καραγιάννη, Χορωδία Μουσικού Σχολείου Θεσσαλονίκης, Τρίο Salonic@rte, Contra Tempo, Κρατική Ορχήστρα Θεσσαλονίκης, και άλλα. Μέρος αυτών περιλαμβάνεται σε δύο CD του Μ.Σ.Θ. σε συνεργασία με το ΠΑ.ΜΑΚ. (2017 και 2018) και σε DVD του Μ.Μ.Θ. (2018). Τα «Μικρά πρελούδια» (2021 - συλλογή είκοσι έργων για νέους ερμηνευτές) περιέχονται στο βιβλίο «Τέσσερις Συνθέτες δημιουργούν - 30 κομμάτια για πιάνο για νέους ερμηνευτές» - Εκδόσεις «Φίλιππος Νάκας».
Συμμετείχε μεταξύ άλλων: με το έργο «Όνειρο» σε μουσική εκδήλωση στη Βουλή των Ελλήνων, στο πλαίσιο των εργασιών της ΚΑ’ Συνόδου της Βουλής των Εφήβων - 2016, στο 8ο Φεστιβάλ Παιδικών - Νεανικών Χορωδιών ΜΜΘ με το έργο «Ύμνος και Θρήνος για την Κύπρο» σε μεταγραφή για τρίφωνη γυναικεία χορωδία (ερμηνεία: Χορωδία του Μ.Σ.Θ. υπό τη διεύθυνση της Αγγελικής Κρίσιλα - 2018), με το έργο «Tel Aviv» για πιάνο και βιολί στην εκδήλωση με αφιέρωμα τη Διεθνή Ημέρα Μνήμης των θυμάτων του Ολοκαυτώματος που διοργάνωσε το Μ.Σ.Θ σε συνεργασία με το Κολλέγιο Δελασάλ και το Reut Art School - Χάιφα (2018), με το έργο «Ἐγκώμιον, τρεις κλέφτικες σκηνές» για βιολί, βιολοντσέλο και πιάνο, προς τιμήν του Νίκου Σκαλκώτα, σε συναυλία με τίτλο «Έργα Παπαδημητρίου και Σούμπερτ» «Κυριακάτικα Πρωινά ΚΟΘ» (ερμηνεία: Τρίο Salonic@rte - 2019), με το έργο «Μικρό τραγούδι» για κουαρτέτο εγχόρδων στην εκδήλωση «Τεχνητή Νοημοσύνη και Μουσική Δημιουργία, ΠΟΙΚΙΛΜΑΤΑ 2019 - 2020» - Τμήμα Μουσικών Σπουδών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (2020), με το έργο «Επίγραμμα» για κουιντέτο πνευστών στο 11ο Εργαστήρι Σύγχρονης Μουσικής ΜΜΘ – ΤΜΣ Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (2021), με το έργο «Ελεγεία» για ορχήστρα - Εβδομάδα Νέων Ήχων ΚΟΘ - ΤΜΣ Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, έπειτα από επιλογή του έργου στο Call for Scores (ερμηνεία: Κρατική Ορχήστρα Θεσσαλονίκης υπό τη διεύθυνση του Βλαδίμηρου Συμεωνίδη - 2022).
Διδάσκει πιάνο και θεωρητικά στο Ωδείο Φίλιππος Νάκας (παράρτημα Θεσσαλονίκης).