Владимир Андреевич Атлантов родился 19 февраля 1939 года в Ленинграде в семье оперных певцов - солистов Ленинградского театра оперы и балета имени Кирова.
Владимир рано начал заниматься сольным пением: в возрасте 6 лет поступил в Ленинградскую государственную академическую хоровую капеллу имени М.И. Глинки, которую окончил по специальности дирижёра хора.
В 1957 году он был принят на подготовительное отделение при вокальном факультете Ленинградской государственной консерватории, а через два года поступил на её вокальный факультет.

В 1962 году, ещё будучи студентом 4-го курса, Атлантов был принят в труппу Кировского театра стажёром, а в 1963 году после успешного окончания консерватории стал солистом этого театра.
В 1962 году Владимир Атлантов получил серебряную медаль на II Всесоюзном конкурсе вокалистов имени Глинки и был направлен на вокальную стажировку в Милан в Школу усовершенствования оперных певцов при театре "Ла Скала", где провёл два сезона (1963/64, 1964/65).
В 1966 году Атлантов стал победителем (первая премия и золотая медаль) III Международного конкурса имени Чайковского и после этого успеха его приняли в Большой театр.
В 1967 году певец занял призовые места на престижных международных конкурсах в Софии (III Международный конкурс, первая премия) и в Монреале (Международный конкурс вокалистов, четвертая премия). В том же году, во время знаменитых первых обменных гастролей двух театров, Владимир Атлантов в составе труппы Большого театра пел в Милане на сцене "Ла Скала".
В 1978 году Атлантов в числе семи лучших теноров мира был приглашен выступить в концерте, посвященном 100-летнему юбилею Энрико Карузо, проходившему в неаполитанском театре "Сан Карло". 
В 1987 году Владимир Атлантов был удостоен почётного титула Каммерзенгера Венской государственной оперы. 
В 1988 году Владимир Атлантов покинул Москву и Большой театр, продолжив оперную карьеру за границей, выступая на лучших сценах мира (Ла Скала, Метрополитен-опера, Ковент-гарден, Венская государственная опера и др.).
Владимир Атлантов сделал ряд записей русских романсов с аккомпаниатором Фаридой Халиловой, а также в сопровождении секстета солистов оркестра Большого театра.
В.А. Атлантов - Народный артист СССР (1976), лауреат Государственной премии РСФСР имени Глинки (1978), Каммерзенгер Венской государственной оперы (1987). Награждён двумя орденами Трудового Красного Знамени (1971, 1981).