1983 war er erstmals bei den UCI-Straßen-Weltmeisterschaften am Start und wurde als 33. im Straßenrennen der Amateure klassiert. 1984 startete Atle Kvålsvoll im olympischen Straßenrennen der Olympischen Sommerspiele in Los Angeles und belegte Rang 20. Im Jahr darauf wurde er norwegischer Meister in der Mannschaftsverfolgung und gewann eine Etappe der Norwegen-Rundfahrt. 1987 wurde er nordischer Meister im Mannschaftszeitfahren.