Il dispute son premier match avec la Juventus le lors d'un nul à domicile 1-1 contre Brescia en championnat, match capital qui freine le club dans sa course au scudetto (la "Juve" termine finalement deuxième du championnat). Il joue en tout cinq matchs lors de cette saison 2000-01. La saison suivante, avec l'arrivée du nouvel entraîneur Marcello Lippi, Athirson ne dispute aucune rencontre officielle, et est finalement prêté en janvier 2002 au club de ses débuts, Flamengo (ses bonnes performances lui permettent d'être élu dans l'équipe type de l'année Bola de Ouro 2002). Le , la Juventus rompt finalement son contrat, et Athirson, libre, s'engage alors 5 mois avec le club russe du CSKA Moscou.