Fille de Marcus Atius Balbus et de Julia Caesaris Minor , sœur de Jules César. Elle épousa Gaius Octavius, gouverneur de Macédoine et sénateur romain. Ils ont eu deux enfants, une fille du nom de Octavie et un plus jeune fils du nom d’Octave, qui deviendra le premier empereur romain. En 59, Gaius Octavius meurt alors qu’il prend le chemin de Rome pour devenir consul.
Atia se marie une seconde fois, avec Lucius Marcius Philippus, consul en 56 et ardent défenseur de Jules César. Il arrange le mariage de sa belle-fille Octavie avec Gaius Claudius Marcellus Minor , sénateur et futur consul.
Elle a eu des doutes sur la légitimité de son fils Octave à être l’héritier de Jules César, et elle essaie de le dissuader d’accepter son héritage. Elle est morte pendant le premier consulat de son fils en 43. Octave lui rend les honneurs les plus importants lors de son enterrement. Philippus épousera plus tard l’une de ses sœurs.