Jabarkan Atalanta dari Duván Zapata

Pada 12 Juli 2018, Zapata bergabung dengan Atalanta dengan status pinjaman selama dua musim dengan opsi untuk membeli.

Pada 26 Desember 2018, Zapata mencetak dua gol dalam hasil imbang 2–2 melawan Juventus. Pada 20 Januari 2019, Zapata mencetak empat gol dalam kemenangan 5–0 tandang melawan Frosinone, menjadi pemain Atalanta pertama sejak Hasse Jeppson pada tahun 1952 yang mencapai pencapaian ini di Serie A. Gol-gol tersebut mengangkat totalnya menjadi 14 gol, semuanya dicetak secara berurutan dalam 8 pertandingan terakhir, membuatnya menjadi pencetak gol terbanyak liga bersama Cristiano Ronaldo dan Fabio Quagliarella.

Pada 30 Januari 2019, Zapata mencetak dua gol dalam kemenangan 3–0 melawan juara bertahan Juventus pada perempat final Coppa Italia. Setelah membantu Atalanta mencapai 2019 Coppa Italia Final, dan meraih posisi ketiga di Serie A, dan dengan demikian mendapatkan tempat di Liga Champions, dengan mencetak 23 gol liga dalam prosesnya, Zapata dianugerahi tempat dalam Tim Terbaik Serie A pada akhir musim.

Pada 1 Oktober 2019, Zapata mencetak gol pertama Atalanta dalam UEFA Champions League dalam kekalahan 2–1 melawan Shakhtar Donetsk.

Pada 17 Januari 2020, Atalanta menggunakan opsi mereka untuk membeli hak Zapata secara permanen. Seminggu kemudian, ia mencetak gol pertamanya sejak kembali dari cedera tiga bulan dalam kemenangan 7–0 atas Torino. Pada 11 Juli, Zapata mencetak gol ke-15 musim ini dalam hasil imbang 2–2 melawan Juventus, membuatnya menjadi pertama kalinya sejak Juventus pada tahun 1952 bahwa sebuah klub Serie A memiliki tiga pemain dengan 15 atau lebih gol dalam satu musim (Muriel, Iličić, Zapata). Pada 27 Oktober 2020, ia mencetak dua gol dalam hasil imbang 2–2 melawan Ajax dalam 2020–21 UEFA Champions League. Pada 15 Mei 2021, Zapata menjadi pencetak gol terbanyak non-Italia bersama Atalanta di Serie A, menyamai rekor Germán Denis, dengan mencetak gol ke-56 di liga untuk klub melawan Genoa.