Han ble ordinert i 1944 som prest i Svenska kyrkan. Han var assisterende pastor i menighet fra 1944 til 1946, studentprest i Uppsala fra 1948 til 1950 og ble teolog. Atendahl studerte i Cambridge og Paris i 1951, var førsteassistent i eksegetikk i Uppsala fra 1951 til 1954 og ble teol.dr. og førsteamanuensis i eksegese i Det nye testamente i 1954.