В 1933 году он попадает в хор Оперного театра-студии под руководством К. С. Станиславского (студия располагалась в доме Станиславского в Леонтьевском переулке, а позднее переехала на Большую Дмитровку). Семья была очень религиозная, бабушка возражала против всякой светской жизни, и Анатолий долго скрывал от мамы, что работает в театре. Когда же сообщил об этом, она удивилась: «А почему в хоре?» Великий реформатор сцены Станиславский и великий тенор земли русской Собинов, который уже не пел и был в Студии вокальным консультантом, заметили высокого и красивого молодого человека из хора, обратили внимание не только на голос, но и на трудолюбие и скромность его обладателя. Так Орфёнов стал Ленским в знаменитом спектакле Станиславского – в апреле 1935-го мэтр сам вводил его в свою постановку в числе других новых исполнителей. С образом Ленского и дальше будут связаны самые звёздные моменты артистической судьбы – дебют в Филиале Большого театра, а затем и на основной сцене Большого. Леонид Витальевич писал Константину Сергеевичу: «Я распорядился, чтобы Орфёнов, у которого прелестный голос, срочно готовил Ленского, кроме Эрнеста из „Дон Пасквале“». И позже: «Сдал мне здесь Орфёнов Ленского, и очень хорошо». Станиславский уделял дебютанту много времени и внимания, о чём свидетельствуют стенограммы репетиций и воспоминания самого артиста: «Константин Сергеевич часами разговаривал со мной. О чём? О моих первых шагах на сцене, о моём самочувствии в той или иной роли, о задачах и физических действиях, которые он непременно вносил в партитуру роли, об освобождении мышц, об этике актёра в жизни и на сцене. Это была большая воспитательная работа, и я всем сердцем благодарен за неё своему учителю».
Работа с крупнейшими мастерами русского искусства окончательно сформировала художественный мир артиста. Орфёнов стремительно занял ведущее положение в труппе Оперного театра имени К. С. Станиславского. Зрителей покоряли естественность, искренность и простота его поведения на сцене. Он никогда не был «сладостным звучкодуем», звук никогда не служил для певца самоцелью. Орфёнов всегда шёл от музыки и обручённого с нею слова, именно в этом союзе искал он драматургические узлы своих ролей. Долгие годы Станиславский вынашивал замысел постановки вердиевского «Риголетто», и в 1937-38 гг. им было проведено восемь репетиций. Однако в силу целого ряда причин (в том числе, вероятно, и тех, о которых в гротескно-иносказательной форме пишет Булгаков в «Театральном романе») работа над постановкой приостановилась, и спектакль был выпущен уже после смерти Станиславского под руководством Мейерхольда, главного режиссёра театра в ту пору.