Rey de Micenas. Hijo de Hipodamia y Pelope. Junto con su hermano gemelo Tiestes, mataron a su hermanastro Crisipo y tuvieron que exiliarse. Se refugiaron en la ciudad de Micenas, donde ascendieron al trono a la muerte de Euristeo.
Para honrar a la diosa Artemisa, Atreo, prometió sacrificar su mejor cordero, pero buscando en el rebaño, encontró un cordero dorado.No quiso sacrificarlo y se lo entregó a su esposa, Aerope, para que lo escondiera de la diosa. Ésta, a su vez, se lo entregó a su cuñado Tiestes, que a la vez era su amante. Tiestes, ideó un plan y convenció a Atreo para que ocupase el trono aquel que tuviera en su poder al cordero, Tiestes lo mostró y se convirtió en rey, destronando a su hermano. Declaró que solo devolvería el trono, cuando el sol se desplazara hacia atrás; Atreo pidió ayuda a Hermes y a Zeus para lograrlo , recuperando así el trono.
Pero no se olvidó ni del adulterio ni de la traición de su hermano. Organizó una cena especial y le sirvió a su propios hijos, a los que había matado cruelmente. Al terminar la comida, le presentó a Tiestes una bandeja con las manos y los pies de sus hijos varones, para que advirtiera lo que había comido. Horrorizado y después de haber vomitado toda la comida, Tiestes, maldijo a los descendientes de Atreo, Menelao y Agamemon; maldición que se sumó a la que había recibido por parte de su padre, sumando más desgracias a esta enfermiza familia disfuncional.
Desterrado y solo, Tiestes, consultó un oráculo, que le predijo que sólo un hijo de él concebido por su propia hija (Pelopia) acabaría con la vida de Atreo. Este hijo fue Egisto. Abandonado por su madre cuando nació, avergonzada del incesto, fue recogido por unos pastores que se lo entregaron a Atreo. Éste lo crió y educó como si fuera su propio hijo. Cuando Egisto alcanzó la mayoral de edad, Tiestes, le reveló la verdad y mató a Atreo.