Учёный в области металлофизики. Профессор, академик НАН Украины, первый вице-президент НАН Украины, иностранный член РАН, иностранный член-корреспондент Австрийской академии наук. Лауреат Государственной премии Украины. Заслуженный деятель науки и техники Украины. Специалист в области спектроскопии поверхности твёрдого тела, возглавлял Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины (с 2002 года).
Родился 12 мая 1949 года. В 1971 году окончил Ростовский государственный университет по специальности материаловедение, поступил в Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова, где с 1985 года заведовал лабораторией, с 1996 года – отделом спектроскопии поверхности твёрдого тела. С 2002 года – директор института. С 1998 года также заведовал кафедрой прикладной физики физико-технического факультета НТУУ КПИ. С 1977 года работал в аппарате Президиума АН УССР. С 1993 года – главный учёный секретарь НАН Украины, с 1998 года – первый вице-президент НАН Украины.
А.П. Шпак – автор нескольких сотен научных работ. Был главным редактором научных журналов "Металлофизика и новейшие технологии", "Успехи физики металлов" и сборника научных работ "Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології"; членом редколлегий научных журналов "Вісник НАН України", "Доповіді НАН України", "Искусственный интеллект", "Наука та наукознавство", "Наукові вісті Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут“", "Фізика і хімія твердого тіла" и "Украинского реферативного журнала „Джерело“".
На основе фундаментальных исследований атомной и электронной структуры низкоразмерных систем Анатолием Шпаком были разработаны физико-химические основы нового научного направления – кластерного материаловедения.
Жил в Киеве. Скончался 29 июня 2011 года. Похоронен на Байковом кладбище (Центральная аллея, участок № 42).