Олег Юрьевич Атьков родился 9 мая 1949 года в селе Хворостянка (ныне Самарская область). Русский.
Окончил 10 классов школы № 20 Херсона в 1966 году, после которой попытался поступить в медицинский институт, но не прошёл по конкурсу.
Учился в медицинском училище, одновременно работая препаратором медсанчасти Херсонского хлопчатобумажного комбината.
В 1967 году поступил в Крымский медицинский институт, Симферополь
Во время учёбы женился и переехал в Москву, где окончил Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М.Сеченова в 1973 году. В 1975 году окончил ординатуру, а в 1978 году аспирантуру НИИ кардиологии ВКНЦ АМН СССР. С 1978 года работал в клинико-функциональном отделе ИКК имени А.Л.Мясникова сначала младшим научным сотрудником, а с 1982 года — старшим научным сотрудником. Доктор медицинских наук.
В 1975 году начинает обследовать космонавтов в Центре подготовки космонавтов.
В 1976 году прошёл медицинский отбор в отряд врачей-космонавтов, а в январе 1977 года прошёл медкомиссию в Институте медико-биологических проблем (ИМБП). В отряд космонавтов-медиков не был представлен, поскольку не захотел переходить на работу в ИМБП, но тренировки в ИМБП не прекращал.
В конце 1970-х годов было принято решение послать в космический полёт пожилого космонавта для исследования влияния факторов космического полёта на его организм. В 1982 году был выбран Константин Петрович Феоктистов, которому в то время было 56 лет. Для наблюдения его организма на борту был назначен Олег Атьков и его направили на подготовку в Центр подготовки космонавтов. Однако в связи с внезапным обострением хронической болезни полёт Феоктистова был отменён, но Атьков, уже проходящий индивидуальную подготовку по программе космонавта-исследователя, был назначен на должность врача-космонавта Всесоюзного кардиологического центра Академии медицинских наук СССР. В октябре 1983 года было принято решение о включении его в экипаж третьей основной экспедиции на орбитальной станции "Салют-7" как врача-космонавта-исследователя.
C 8 февраля по 2 октября 1984 года вместе с другими членами экипажа космического корабля "Союз Т-10" совершил космический полёт на орбитальную станцию "Салют-7". Общая продолжительность полёта составила рекордный на то время срок — 236 суток 22 часа 49 минут. Во время полёта Атьковым были проверены новая аппаратура и приборы для оценки состояния космонавтов, был проведён ряд уникальных экспериментов.
После возвращения Олег Атьков продолжил работу в Институте клинической кардиологии, в 1984 году стал заведующим лабораторией функциональных методов исследования, в 1986 году защитил докторскую диссертацию, с 1987 года руководит отделом новых методов диагностики и исследований. Одновременно с этим с 1991 года является профессором, заведующим кафедрой методов диагностики Российского государственного медицинского университета. Занимается клинической и педагогической деятельностью, одновременно продолжая работу в области космической физиологии и медицины, участвует в экспериментах при полётах по параболе Кеплера на специально оборудованных самолётах А-300 и Ил-76ТД.
В 1985 году был избран почётным доктором Университета имени Гумбольта в Берлине.
В 1991 году назначен президентом Российской ассоциации специалистов ультразвуковой диагностики в медицине.
В 1992 году основал научный журнал "Виуализация в клинике" и является его главным редактором.
C 1999 по 2002 год являлся руководителем отдела новых методов диагностики Российского кардиологического научно-производственного комплекса Министерства здравоохранения Российской Федерации. В 2000 году назначен президентом Российской ассоциации телемедицины и работал экспертом-консультантом в области телемедицины Европейской медицины в Брюсселе.
2002-2003 гг. - руководитель Департамента здравоохранения Министерства путей сообщения России.
2003-2005 гг. - начальник Департамента медицинского обеспечения ОАО "Российские железные лороги".
17 августа 2005 года назначен вице-президентом ОАО "РЖД" по здравоохранению и работе с общественными организациями.
Автор более 150 научных трудов, в число которых входят 4 монографии, 14 изобретений и 3 патента.
Лётчик-космонавт СССР.
Герой Советского Союза (1984).
Член КПСС с 1977 по август 1991 гг.
Заслуженный деятель науки РФ (2007)
Государственная премия ССР (1989) — за разработку методов эхокардиографической диагностики и контроля состояния сердечно-сосудистой системы и внедрения их в практику здравоохранения премия Ленинского комсомола (1978) — за внедрение ультразвуковых методов диагностики основных заболеваний сердца
Государственные награды:
Герой Советского Союза (2 октября 1984)
орден Ленина (2 октября 1984)
медаль "За заслуги в освоении космоса" (12 апреля 2011 года) — за большие заслуги в области исследования, освоения и использования космического пространства, многолетнюю добросовестную работу, активную общественную деятельность
другие медали
Награды других стран:
орден Кирти Чакра (1984, Индия)
Прочие награды:
Золотая медаль имени К.ЭЦиолковского Академии наук ССР (1987)
Диплом Международного общества и Федерации кардиологии и организационного комитета IX Всемирного конгресса кардиологов
Международная премия Андрея Первозванного "За Веру и Верность" — за "особый вклад в укрепление государственности и приумножение национальной славы России" (2003)
Почётный гражданин городов Варна (Болгария), Гагарин (Россия), Джезгазган (Казахстан), Денинск (Россия) и села Хворостянка
