Latem 2005 podpisał kontrakt z Zenitem Petersburg, do którego przeszedł za 3 miliony euro. W Zenicie Aniukow już na samym początku wywalczył sobie miejsce w podstawowym składzie, tworząc wówczas blok obronny z Czechem Pavlem Marešem, Norwegiem Erikiem Hagenem oraz Słowakiem Martinem Škrtelem. W 2005 roku zajął z tym klubem 6. miejsce w Premier Lidze, a w 2006 – 4., a sukcesem Zenitu był też awans do ćwierćfinału Pucharu UEFA. W sezonie 2007/08 wraz z Zenitem zwyciężył w rozgrywkach Pucharu UEFA, rozgrywając cały mecz w finałowym starciu przeciwko Rangers F.C.
29 sierpnia 2008 roku rozegrał całe spotkanie w meczu o Superpuchar Europy rozegranym w Monako, gdzie jego zespół Zenit pokonał Manchester United 2:1. W tym samym roku zdobył również Superpuchar Rosji pokonując w finale 2:1 Łokomotiw Moskwa.
Dzięki mistrzostwu Rosji wywalczonemu w sezonie 2007 udało mu się zadebiutować w rozgrywkach Ligi Mistrzów UEFA w sezonie 2008/09. W kolejnych latach Aniukow nie przestawał być podstawowym zawodnikiem Zenitu i do mistrzostwa Rosji dołożył zdobycie Pucharu Rosji w sezonie 2009/10. W kolejnych latach wygrywał jeszcze trzykrotnie ligę rosyjską (2010, 2011/12, 2014/15), tyle samo razy Superpuchar Rosji (2011, 2015, 2016), a także jeszcze raz Puchar Rosji (2015/16).