Heroína, consagrada a Artemisa y reconocida por sus habilidades en la caza. Se la considera hija de Yaso y Climene o de Menealo, aunque la versión más difundida afirma que es hija de Atamante y Temisto. Su padre, que solo quería hijos varones la abandonó, recién nacida, en el monte Partemio y sobrevivió, gracias a una osa que la cuidó y amamantó hasta que unos cazadores la encontraron.
Le atribuyen un hijo: Partenopeo, como fruto de su matrimonio, aunque hay leyendas que lo atribuyen a Ares o Melegrao.
Se convirtió en una joven bella, que poseía una increíble fuerza física, velocidad y habilidades para la caza. Como quería consagrase a la diosa Artemisa, decidió, vivir en el bosque cazando, no casarse y mantenerse virgen, además el oráculo le había anunciado que el día que se casara se convertiría en animal.
Mató a los centauros Reo e Hileo, que quisieron violarla. Para evitar cualquier pretendiente, anunció que seria la esposa de aquel que le ganara en una carrera: si ella ganaba mataría a su oponente. Muchos lo intentaron pero fracasaron, pues era invencible.
Hipodemes o Melanión, según diferentes versiones, fue el único que la venció, no por su velocidad sino por su astucia. Decidió probar suerte en la carrera, llevaba con él unas manzanas doradas (regalo de la diosa Afrodita) que iba dejando caer, cuando veía que Atalanta, estaba a punto de darle alcance. Ésta, ya sea fascinada por la belleza de las manzanas o porque había sido conquistada por el joven, se detenía a recogerlas y de esta manera el joven le ganó y conquistó su mano.
La pareja vivió muy feliz y enamorada, compartiendo sus cacerías y hazañas. En una de éstas, entraron en un santuario dedicado a Zeus y gozaron de su amor. El dios montó en cólera ante tal sacrilegio y los convirtió en leones, quitándoles su condición humana y condenándoles a una vida separada, cumpliéndose así la predicción del oráculo.
Hay otra versión de este suceso, que cuenta, que después de la cacería, el joven había vencido a Atalanta, con la ayuda de Afrodita, pero no se lo agradeció a la diosa; ésta molesta propició la profanación en el templo de Zeus.
Fue una de las mujeres que participó en la travesía de los Argonautas, en busca del Vellocino de Oro.
En Epidauro, se encuentra la fuente de Atalanta. Cuenta la leyenda, que durante una cacería, Atalanta tenía sed y golpeó con su jabalina una roca, de donde brotó agua al instante