Amerykański zawodnik MMA urodzony 27 stycznia 1987 roku w Milwaukee. W MMA zadebiutował w 2007 roku na gali Gladiators Fighting Series – Super Brawl. Pokonał wtedy innego debiutanta Toma Erspamera przez TKO już w 24 sekundzie pojedynku. Przez następne dwa lata był związany z organizacją Gladiators Fighting Series dla której stoczył jeszcze siedem walk wszystkie zwycięskie. Zdobył tytuł mistrzowski tej organizacji i obronił go dwukrotnie. Na przełomie 2008/2009 roku podpisał kontrakt z World Extreme Cagefighting. Swój pierwszy pojedynek dla WEC stoczył 7 czerwca 2009 roku na gali WEC 41 poddając Mike’a Campbella duszeniem trójkątnym. Drugi pojedynek stoczył 19 grudnia przeciwko pochodzącemu z Polski Bartowi Palaszewskiemu. Po trzech rundach wyrównanego pojedynku sędziowie niejedno głośnie orzekli zwycięstwo Polaka. To była pierwsza porażka Pettisa w MMA. Kolejny pojedynek w WEC stoczył 6 marca 2010 roku. Znokautował wtedy wysokim kopnięciem i ciosami w parterze Dannego Castillo. Po szybkim zwycięstwie nad Castillo kolejną walkę stoczył miesiąc później. Jego rywalem był Alex Karalexis. Pettis wygrał poddając swojego rywala duszeniem trójkątnym. 18 sierpnia 2010 roku wystąpił na jubileuszowej 50. Gali World Extreme Cagefighting. Jego przeciwnikiem był Shane Roller. Na 9 sekund przed końcem pojedynku Pettis poddał rywala duszeniem trójkątnym. Po serii wygranych Anthony otrzymał możliwość stoczenia walki o pas mistrzowski wagi lekkiej, który był w posiadaniu Bensona Hendersona. Do walki doszło 16 grudnia 2010. Mistrzowski pojedynek trwał cały dystans pięciu rund w czasnie których przeważał Pettis punktując akcjami bokserskimi. Ostatecznie wygranym został Pettis zdobywając pas mistrzowski. Na początku 2011 roku WEC zostało wchłonięte przez UFC. Swój pierwszy pojedynek stoczył 4 czerwca 2011 roku na gali The Ultimate Fighter 13 Finale. Przeciwnikiem Pettisa był Clay Guida. Po trzech rundach pojedynku, sędziowie orzekli zwycięstwo Guidy. Po przegranym debiucie w UFC, stoczył wygrany pojedynek z Jeremym Stephensem. Kolejny jego pojedynek został zaplanowany 26 lutego 2012. Jego rywalem został Joe Lauzon, którego Pettis znokautował w niespełna półtorej minuty. Na UFC on Fox 6 stoczył zwycięski pojedynek z Donaldem Cerrone, pokonując go przez nokaut. Po krótkim czasie Pettis zasugerował, że mógłby stoczyć walkę z mistrzem Bensonem Hendersonem którego w przeszłości pokonał. Do starcia doszło 31 sierpnia na gali UFC 164. Anthony i tym razem pokonał mistrza i zdobył tytuł. 6 grudnia 2014 roku poddał Gilberta Melendeza w drugiej rundzie. 14 marca 2015 roku stracił pas na rzecz Brazylijczyka Rafaela Dos Anjosa z którym przegrał na punkty. 17 stycznia 2016 roku Pettis przegrał przez niejednogłośną decyzję z Eddie Alvarezem.