生于莫斯科，卒于莫斯科。1926年毕业于莫斯科国立电影学院。1928年作为导演助理参与电影的拍摄。1929年开始在国际工人制片厂动画工作室专门从事动画制作。1931年开始成为独立的动画电影导演。

1936年阿特马诺夫迁往埃里温市，在那里创作了一批亚美尼亚动画片，其中《狗和猫》（1938）和《牧师与和山羊》（1941）都极具民族特色。第二次世界大战爆发后，阿特马诺夫上了前线。战争结束后的十年间，阿特马诺夫拍摄了5部影片：《魔毯》《黄鹤》《一朵小红花》《金羚羊》《冰雪女王》，都取材于神话故事，分别来自亚美尼亚、中国等世界各地神话，民族色彩浓厚，寓意深刻。其中《冰雪女王》是阿特马诺夫的代表作，该片获第四届威尼斯国际电影节一等奖；国际学院青少年影片最佳影片奖；1958年获第一届全苏电影展特别奖；同年在伦敦被评为十部年度最佳大型艺术片之一。

阿特马诺夫见证了苏联动画的发展历程，他的作品题材丰富，风格多样，很多作品取材于各个民族的神话、童话、民间故事，极具民族特色。同时，也创作了不少对动画形式进行多样化探索的实验性短片。他的作品情节简练、充满寓意、现代感较强。