Viết tiếp cho đoạn này - Atalanta đã ra mắt Serie A vào ngày 12 tháng 9 năm 1937 trong trận hòa 0<unk>0 trên sân khách với Genoa. Một tuần sau, câu lạc bộ đã chơi trận đấu đầu tiên trên sân nhà của mình ở Serie A với Juventus tại sân vận động Brumana trước hơn 15.000 khán giả, thua 1-0. Bất chấp sự nhiệt tình ban đầu, câu lạc bộ chỉ giành được bốn trận đấu trong suốt mùa giải
, tất cả đều ở nhà. Điều này đã khiến câu lạc bộ kết thúc ở vị trí thứ hai đến cuối cùng (trước chỉ có Fiorentina) và xuống hạng Serie B. Mặc dù sự xuống hạng này đã dẫn đến việc bán tiền vệ Giuseppe Bonomi cho Roma với giá 120.000 lire, đội bóng của giai đoạn này cũng có tiền vệ Severo Cominelli, cầu thủ ghi bàn cao thứ hai của Atalanta (sau Cristiano Doni) với 62 bàn thắng trong sự nghiệp cho câu lạc bộ.