Матюшенко родился в одном из сел Харьковской губернии в 1879 году. До призыва на флот успел поучиться в церковно-приходской школе и сменить несколько рабочих профессий. На флоте был на хорошем счету у начальства и незадолго до бунта был произведен в минно-машинные квартирмейстеры первой статьи.
Знавшие Матюшенко до революционных событий на броненосце описывали его так: «Афанасий был сравнительно тихим, задумчивым молодым матросом, увлекался чтением книг о Бове-королевиче». Меньшевик Константин Фельдман, прибывший на корабль уже после восстания и взявший на себя руководство, описывал Матюшенко похожим образом: «До восстания он был примерным матросом и даже был произведен в квартирмейстеры».
Трудно сказать, как за три года Матюшенко превратился из любителя детских сказок про богатырей в одну из самых свирепых фигур революции 1905 года. Но своей политической платформой он производил впечатление даже на радикалов. К политическим партиям он не примыкал, считая все это пустой болтовней.
Матюшенко разработал свою собственную идею. Все люди в мире делились на две категории: начальство и подчиненные. Все начальство надо уничтожить, вырезать вместе с «приплодом», тогда угнетенные заживут долго и счастливо.
Неудивительно, что с такими взглядами Матюшенко стал самым активным участником восстания (вопреки популярной легенде вовсе не стихийного, а давно готовившегося) на корабле, лично застрелив почти всех офицеров (пятеро из семерых были убиты им).
Однако на роль руководителя восставших он явно не годился. Большая часть экипажа к восстанию не присоединилась, ядро восставших поддавалось сиюминутным перепадам настроения, восставшие то грозились разбомбить Одессу, то собирались уйти в Румынию.
Матюшенко метался вместе с остальными. Фельдман, пытавшийся взять на себя руководство, невысоко оценивал деятельность Матюшенко: «Он бросает команде: буду стрелять по городу даже против вашей воли, а когда происходит измена на «Победоносце», охваченный паникой кричит: «В Румынию! Сдаваться!»
В итоге корабль ушел в Румынию. Морякам на берегу помогал профессор румынской военной академии и большой друг всех российских революционеров Замфир Арборе-Ралли. Однако румынские спецслужбы быстро выяснили политическую физиономию Матюшенко и настоятельно потребовали от беспокойного матроса покинуть Румынию и не возвращаться.
Матюшенко начал скитаться по миру, но из-за свирепости взглядов везде оказался лишним человеком. Поначалу все революционеры наперебой пытались зазвать Матюшенко к себе как известную символическую фигуру, с ним встречались и Гапон, и Ленин.
Матроса вся эта заумная болтовня интеллигентов страшно раздражала. В одном из писем он жаловался: «Вся полемика, которая ведется между партиями, страшно меня возмутила. Я себе представить не могу, за что они грызутся, чёрт бы их забрал. Все как будто любят и уважают, а на самом деле видят во мне не товарища, а какую-то куклу, которая механически танцевала и будет ещё танцевать, когда её заставят. Иной говорит: вы мало читали Маркса, а другой говорит, нужно читать Бебеля. Для них непонятно, что каждый человек может мыслить так же сам, как и Маркс».
Ни к кому он так и не примкнул, хотя какое-то время с Гапоном был в близких отношениях. Одно время за ним пытался «ухаживать» сам Горький, но не учел специфические взгляды Матюшенко. Их недолгий «роман» закончился тем, что однажды Матюшенко увидел писателя в автомобиле, после чего захотел его побить (как проклятый буржуй ездит) и больше не общался с ним. Позднее он резко негативно отзывался о Горьком из-за его буржуазных гонораров: «Разве есть грабёж более ужасный, чем грабёж товарища писателя, который вроде Горького и ему подобных берёт за слово столько, сколько рабочий в России зарабатывает в день?»
Матюшенко за два года пожил в Румынии, в Швейцарии, в США, во Франции, в Англии, но нигде не смог найти своего места. Либо он сам своей свирепой кровожадностью отталкивал людей, либо под каким-то предлогом с ними ругался. Во Франции Матюшенко пытались избить местные рабочие, после того как на одном из митингов он резко и неуважительно высказался в адрес Жана Жореса, популярного левого лидера.
Разругавшись со всеми, Матюшенко вдобавок к начальству возненавидел еще и всех революционных интеллигентов. Это сблизило его с радикальными анархистами. По воспоминаниям анархиста Сандомирского, Матюшенко перешел на самые радикальные позиции, прославляя босяков, люмпенов и «рвань» в противовес разжиревшим рабочим, погрязшим в мещанстве.
Так и не найдя себе места в эмиграции, Матюшенко решил вернуться в Россию для продолжения борьбы за установление торжества социальной справедливости, без начальства и интеллигентов. С грузом бомб он вернулся в страну по подложному паспорту. Однако конспиративная квартира в Одессе была «засвеченной», и Матюшенко попал под наблюдение. Вскоре он был арестован по подозрению в ограблении и уже в заключении его реальная личность была раскрыта.
На суде он был признан виновным в убийствах офицеров и мятеже и приговорен к смертной казни. 2 ноября 1907 года Матюшенко был повешен. В советское время в его честь были названы улицы в Одессе, Харькове и Севастополе. Первая из них в рамках декоммунизации уже переименована в Слободскую, а вот в Харькове и Севастополе улицы имени неистового матроса все еще существуют.