В феврале 1634 года патриархом был избран Афанасий под именем Афанасия III Пателлария. Интронизация его состоялась 25 марта, но уже через несколько дней он уступил престол возвратившемуся из ссылки Лукарису и уехал на Афон, где поставил келью, на месте которой впоследствии – в середине XIX века – возник русский скит апостола Андрея. В 1635 году Кирилл I Лукарис был низложен снова, вместо него опять был избран Афанасий. Вскоре он вынужден был опять покинуть престол, уехал в Италию, жил в Анконе и Венеции. Там он получил предложение от папы римского стать кардиналом – при условии подписания католического символа веры. В 1637 году Афанасий вернулся в Константинополь, где Лукарис снова занял патриарший престол. Увы, ненадолго – в июне следующего года он был казнен турками. В августе 1639 года новый патриарх Парфений I потребовал от Афанасия отказаться от патриаршего титула и вернуться в Фессалоники. В 1643 году Афанасий решил отправиться к русскому царю, поскольку его письменные просьбы о помощи не получили достойного ответа. Дорога выдалась трудной, и Афанасий смог добраться лишь до Молдавии – где заболел и вынужден был воспользоваться гостеприимством господаря Василия Лупу. Отсюда он снова отправил в Москву просьбу о помощи. Вынужденный отказаться от продолжения путешествия, на обратном пути Афанасий основал в городе Галац в Валахии монастырь святого Николая. Здесь он задержался надолго. Лишь в начале лета 1652 года он прибыл в Константинополь, где в третий раз был избран патриархом. Успев лишь выступить с проповедью, в которой резко отмежевался от католичества, Афанасий спустя всего несколько дней после своего избрания, в июле того же года добровольно отрекся от престола, а 8 октября навсегда покинул Константинополь.
Афанасий намеревался осуществить свое давнее намерение посетить Москву и встретиться с русским царем, которого он полагал главным защитником православия. По пути ушедший на покой патриарх снова побывал в Яссах у молдавского господаря, заехал и в Чигирин к Богдану Хмельницкому. От обоих он вез послания русскому царю. Афанасий прибыл в Москву 16 апреля 1653 года, поселился на Кирилловском подворье и уже 22 апреля был принят Алексеем Михайловичем, который отнесся к нему со всем радушием и щедро одаривал Афанасия каждый раз, когда тот обращался к нему с челобитными о милостыне. Афанасий совершал богослужения в Новоспасском монастыре, в Спасском соборе Теремного дворца, в июне он посетил Троице-Сергиев монастырь. Не остался он и в стороне от затеянных патриархом Никоном церковных «исправлений», оказав на них немалое влияние, в том числе по просьбе Никона собственноручно написал (на греческом) «Чин архиерейского совершения литургии на Востоке», который впоследствии лег в основу уже печатного «Чиновника архиерейского служения», с незначительными изменениями используемого и поныне. 13 октября Афанасий встретился с царем и передал ему тетрадь, в которой излагалась доселе скрываемая главная цель его приезда – побудить русского государя в союзе с молдавским господарем и Запорожской Сечью начать войну с турками, чтобы освободить угнетаемые ими православные народы. Царю в случае победы отходил престол ромейских (византийских) императоров, а патриарх московский получил бы кафедру Вселенских патриархов. Что именно ответил Афанасию царь – неизвестно, но война так и не началась. Оригинал «тетради», видимо, не сохранился, до наших дней дошли лишь три списка русского перевода.
В конце декабря 1653 года Афанасий покинул Москву, намереваясь вернуться в Галац, в основанный им монастырь святого Николая. В начале следующего, 1654 года он, погостив в Чигирине у Хмельницкого, двинулся дальше. В феврале бывший патриарх занемог в пути и остановился в Мгарском Преображенском монастыре около города Лубны (на территории современной Полтавской области Украины), где и преставился 5 апреля 1654 года, в возрасте 74 лет. Он был погребен своими спутниками при помощи игумена монастыря Петрония по греческому обычаю – под амвоном монастырского храма, сидящим на троне.