Ανάμεσα στον Άγιο Αθανάσιο και στο Κεφαλάρι, 1 χλμ. από τον Άγιο Αθανάσιο και 500 μ. από τις πηγές της Βοϊράνης, εντοπίστηκαν μέλη και κεραμικά όστρακα που αποδεικνύουν την ύπαρξη του αρχαίου –θρακικού και μακεδονικού– οικισμού της Βοϊράνης. Ο Μερτζίδης αναφέρει αυθαίρετα ότι η Μπόριανη ονομαζόταν Απολλωνία κατά την αρχαιότητα και μέχρι το 12ο μ.Χ. αιώνα, οπότε μετονομάστηκε σε Βοϊράνη και στη συνέχεια Μπόριανη από τους Τούρκους, εμπλέκοντας ουσιαστικά την πιερική παράλια Απολλωνία με τη μυγδονική μεσόγεια Απολλωνία και την «Απολλωνία» στην περιοχή της Βοϊράνης. Επειδή δεν υπάρχουν πηγές που να αναφέρονται στη Βοϊράνη κατά την αρχαία (θρακική και μακεδονική), τη ρωμαϊκή ή τη βυζαντινή περίοδο, αν και τη συνεχή κατοίκηση κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων επιβεβαιώνουν αρχαιολογικά ευρήματα, πιθανολογείται (σύμφωνα με την προφορική παράδοση και τις αφηγήσεις των πρώτων Ελλήνων προσφύγων το 1922) ότι η ονομασία του οικισμού ήταν Βοϊράνη και από τους Τούρκους έγινε Boyran (=Μπόριανη) αλλά και ότι η λέξη Βοϊράνη παρέπεμπε στη βοή των ρεόντων νερών (βοή + ρέω) από τις πηγές. Ο όρος Μπόριανη αναφέρεται το 17ο αιώνα σε χειρόγραφο της Μονής της Παναγίας της Αχειροποιήτου του Παγγαίου: Ἐμπώργιανη (φ. 74), μπόριανη (φ.77v). Μετά την απελευθέρωση της περιοχής της Δράμας από τον Ελληνικό Στρατό το 1913, η Μπόριανη αποτέλεσε κοινότητα το 1922 και μετονομάστηκε σε Άγιος Αθανάσιος το 1927. Παλαιοχριστιανικά κιονόκρανα από τη Βασιλική Β΄ των Φιλίππων βρέθηκαν στον Άγιο Αθανάσιο (στην παλαιά ενοριακή εκκλησία της Αγίας Παρασκευής). Το 1971 σε ανασκαφή που διενεργήθηκε κοντά στις Πηγές Βοϊράνης, ανάμεσα στον Άγιο Αθανάσιο και το Κεφαλάρι, αποκαλύφθηκε κτιριακό συγκρότημα το οποίο χρονολογείται στο δεύτερο μισό του 5ου μ.Χ. αιώνα. Το τμήμα του κτιρίου –ανήκε πιθανόν σε πλούσια έπαυλη– που αποκαλύφθηκε περιλάμβανε ληνούς (πατητήρια για το πάτημα των σταφυλιών) και αποθήκες με πιθάρια στο ισόγειο του κτίσματος. Το ψηφιδωτό δάπεδο που το 1980 καθαρίστηκε, συντηρήθηκε και τοποθετήθηκε μπροστά στην είσοδο του Μουσείου των Φιλίππων προερχόταν από τον πρώτο όροφο αυτού του συγκροτήματος. Κατά τη διάρκεια της Τουρκοκρατίας ο Άγιος Αθανάσιος, όπως και το Δοξάτο, αναπτύχθηκε λόγω της καπνοκαλλιέργειας. Έλληνες από την Ήπειρο είχαν εγκατασταθεί στον Άγιο Αθανάσιο (Μπόργιανη) ήδη από τα τέλη του 19ου αιώνα και μετά την ανταλλαγή των προσφύγων το 1922/3 και την αναχώρηση των Τούρκων κατοίκων της κωμόπολης στην κωμόπολη εγκαταστάθηκαν Έλληνες πρόσφυγες από την Ανατολική Θράκη (Σαράντα Εκκλησιές, Κεσσάνη, Γέννα, Σαρακίνα), την Ανατολική Ρωμυλία (Μπογιαλίκ), τον Πόντο (Κερασούντα, Μπάφρα, Τραπεζούντα) και τη Μικρά Ασία. Κατά την Εξέγερση του 1941 επίθεση ανταρτών πραγματοποιήθηκε κατά του κοινοτικού καταστήματος και του Βούλγαρου κοινοτάρχη στον Άγιο Αθανάσιο. Οι κάτοικοι της κωμόπολης την εγκατέλειψαν λόγω της άφιξης βουλγαρικού αποσπάσματος, αλλά 8 άτομα συνολικά από τον Άγιο Αθανάσιο εκτελέστηκαν τις μέρες εκείνες και τον Ιούνιο του 1942 από τις βουλγαρικές αρχές.