La "Dea" nella stagione 1983-1984 vince il campionato di Serie B, tornando però nella categoria cadetta tre anni dopo. Nonostante ciò, nella stessa stagione l'Atalanta raggiunge la finale di Coppa Italia (persa con il campione d'Italia) e guadagna nuovamente l'accesso alla Coppa delle Coppe. Pur militando in Serie B, il tecnico Emiliano Mondonico trascina i suoi fino alle semifinali della competizione, miglior piazzamento nelle competizioni UEFA di una squadra non iscritta alla propria massima divisione nazionale. Negli anni seguenti, l'Atalanta torna a giocare in prima divisione e si guadagna l'accesso alla Coppa UEFA in due occasioni consecutive (Coppa UEFA 1989-1990 e Coppa UEFA 1990-1991). Nel 1994 arriva una nuova retrocessione in Serie B, con immediato ritorno in Serie A dopo un anno. Nella stagione 1996-1997 Filippo Inzaghi segnando 24 reti in campionato diventa il primo giocatore dei bergamaschi a vincere la classifica marcatori della Serie A.