Анатолий Александрович первым в СССР на хорьках выделил штаммы пневмотропного вируса и доказал, что грипп вызывается именно этим вирусом (1933); установил существенное преимущество живых вакцин по показателям напряжённости и длительности вызываемого ими иммунитета (1936); разработал первый образец живой аттенуированной вакцины против гриппа (1937); выявил вирусную природу клещевого энцефалита, переносчика и раскрыл природно-очаговую природу резервуара этой инфекции; разработал первую убитую вакцину против клещевого энцефалита (1939).
Под руководством Анатолия Александровича на территории СССР изучены новые широко распространенные вирусные заболевания: геморрагический нефрозонефрит зоонозной природы (1940) – геморрагическая лихорадка с почечным синдромом; новая форма клещевого энцефалита – двухволновой менингоэнцефалит, передающийся людям не только укусами клещей, но и через молоко зараженных коз (1948).
Анатолий Александрович создал и внедрил в практику здравоохранения живые вакцины против кори (1963) и эпидемического паротита (1964). В его лабораториях разрабатывались живые вакцины против краснухи, ветряной оспы, аденовирусной, парагриппозной и микоплазменной инфекций.
Из вакцинного штамма вируса полиомиелита А. Сэбина после дальнейшей аттенуации возбудителя под руководством Анатолия Александровича Смородинцева была создана живая пероральная вакцина против полиомиелита, которая получила мировое признание и защитила миллионы детей во всем мире. Создание вакцины против полиомиелита оценивается как одно из крупнейших достижений в медицине ХХ века.
Научное значение трудов А.А. Смородинцева высоко оценено и признано мировой наукой. Анатолий Александрович являлся постоянным экспертом Всемирной организации здравоохранения по вирусным инфекциям, одним из 10 пожизненных почетных членов Американского общества микробиологов, Почетным членом медицинского общества им. Пуркинье в Чехословакии, членом микробиологических обществ Аргентины, Болгарии, Венгрии, Румынии, США, Почетным членом Королевского медицинского общества Великобритании, Членом старейшей Нью-Йоркской Академии Наук, США.
Академик А.А. Смородинцев – лауреат Сталинской (1941) и Ленинской (1963) премий, награжден орденом «Знак Почёта» (1943), двумя орденами Ленина (1971 и 1986), орденом «Дружбы народов» (1981), 8 медалями СССР.
Основные результаты научной деятельности академика АМН СССР А.А. Смородинцева отражены в более чем 600 научных работах, в том числе более 40 монографий по важнейшим проблемам вирусологии. Анатолий Александрович взрастил плеяду учеников, плодотворно работающих во многих учреждениях страны и за рубежом. Под его руководством подготовлено 33 доктора и более 120 кандидатов наук.
В 2018 году Научно-исследовательскому институту гриппа было присвоено имя Анатолия Александровича Смородинцева.