O Atalanta debutou na Serie A o 12 de setembro de 1937 nun empate de 0 a 0 contra o Xenoa. Unha semana máis tarde, o club xogou o seu primeiro partido en casa na Serie A contra a Juventus no estadio Brumana diante de máis de 15.000 espectadores, perdendo por 1-0. A pesar do entusiasmo inicial, o club só gañaría catro partidos ao longo da tempada.
, todos eles na casa. Isto levou ao club a un penúltimo lugar (por diante só da Fiorentina) e o descenso á Serie B. Aínda que este descenso levou á venda do centrocampista Giuseppe Bonomi á Roma por 120.000 liras, o equipo deste período tamén contou co centrocampista Severo Cominelli, o segundo máximo goleador do Atalanta (só por detrás de Cristiano Doni) con 62 goles na carreira para o club.