Hennes biologiska far var Iasos av Arkadien, men hon uppföddes av en honbjörn då hennes far lämnat henne i skogen, besviken att hon inte var en pojke. När Atalanta hade växt upp sökte hon upp sina föräldrar, som genast ville att hon skulle gifta sig. Eftersom hon var en mycket snabb löperska gick Atalanta med på att gifta sig med den man som kunde vinna över henne i kapplöpning, men att de som misslyckades skulle dödas.
Efter att många friare hade mist livet bestämde sig en man kallad Hippomenes att delta i kapplöpningen. Atalanta hade förälskat sig i honom och bad honom att inte ställa upp, men Hippomenes vägrade. Afrodite hade givit honom gyllene äpplen, och dessa tappade han ett efter ett under loppet. Atalanta stannade till och plockade upp dem under loppet, och på sätt kom Hippomenes först och vann sin brud.
En annan version berättar för oss att Atalanta var en ung och stark jungfru som avvisade alla män. Hon visste till och med hur hon kunde skydda sig mot de vilda kentaurerna. När kung Pelias dog deltog hon i begravningsspelen. Den unge mannen Meilanion förälskade sig i Atalanta, men hon ignorerade honom fullkomligen. Han började då följa efter henne överallt, gråtandes av olycklig kärlek, och klagandes över hennes kallhet. Afrodite förbarmade sig då över honom, och fyllde Atalanta med kärlek. Paret fick en son,
Parthenopaeus, som kom att delta i de sju mot Thebe.