Atalanta va fer el seu debut a la Serie A el 12 de setembre de 1937 en un empat 0-0 a domicili contra Gènova. Una setmana més tard, el club va jugar el seu primer partit a casa a la Serie A contra la Juventus a l'estadi Brumana davant de més de 15.000 espectadors, perdent 1-0. Malgrat l'entusiasme inicial, el club només guanyaria quatre partits al llarg de la temporada.
, tots ells a casa. Això va conduir al club a un penúltim lloc (per davant de només la Fiorentina) i el relegament a la Serie B. Tot i que aquest relegament va conduir a la venda del migcampista Giuseppe Bonomi a la Roma per 120.000 lires, l'equip d'aquest període també va incloure el migcampista Severo Cominelli, el segon màxim golejador de l'Atalanta (per darrere només de Cristiano Doni) amb 62 gols de carrera per al club.