Начал учиться музыке с освоения виолончели, однако систематическое образование получил как инженер и после окончания Королевского технологического института на протяжении большей части жизни (1912—1968) работал в Шведском управлении патентов и регистрации, с 1936 г. в должности начальника отдела. В 1908 г. Аттерберг опубликовал своё первое сочинение, Рапсодию для фортепиано с оркестром, и лишь после этого в 1910—1911 гг. прошёл формальный курс композиции в Стокгольмской консерватории у Андреаса Халлена.
Тем не менее творчество Аттерберга достаточно рано встретило признание. В 1919 г. его скрипичный концерт был впервые исполнен Альмой Муди с Берлинским филармоническим оркестром под руководством Макса фон Шиллингса, в 1922 г. также в Германии состоялись премьеры его третьей и четвёртой симфоний. В 1924 г. он стал одним из соучредителей Шведского общества композиторов, в 1926 г. был избран членом Шведской академии музыки (в 1940—1953 гг. занимал пост её секретаря). В 1928 году Аттерберг добился наибольшего международного успеха: звукозаписывающая фирма Columbia к 100-летию смерти Франца Шуберта объявила конкурс на лучшую симфонию, вдохновлённую «Неоконченной симфонией» Шуберта, и Аттерберг стал его победителем со своей Шестой симфонией, выиграв денежный приз 10.000 долларов (за симфонией закрепилось несколько ироническое прозвание «Долларовая симфония», швед. Dollarsymfonin, а музыковед Иван Соллертинский, в рамках антибуржуазного обличения текущего состояния западной музыки, охарактеризовал её как эпигонскую).
Аттербергу принадлежат пять опер, три балета, театральная музыка — в том числе к таким пьесам, как «Сестра Беатриса», «Антоний и Клеопатра», «Буря», — девять симфоний, девять оркестровых сюит и многое другое. Как дирижёр Аттерберг в 1916—1922 гг. возглавлял оркестр Королевского драматического театра в Стокгольме, в дальнейшем же дирижировал преимущественно собственными сочинениями. В 1919—1957 гг. он активно выступал как музыкальный критик в газете Stockholms-Tidningen. В 1938—1943 гг. был активным деятелем Шведско-немецкого общества.
Подобно Шуберту, Бетховену, Брукнеру, Дворжаку и Малеру, Аттерберг как симфонист не смог преодолеть «заколдованный рубеж девятой симфонии». Его девять симфоний вошли в золотой фонд скандинавской музыки. Главной особенностью музыкального языка шведского композитора является его мелодичность, свойственная русским композиторам, на музыкальные традиции которых он во многом опирался. Определяя свои творческие ориентиры, Аттерберг говорил:
Русские композиторы, а также Брамс и Регер, - вот настоящие идеалы для меня.
В духе романтизма второй половины XIX века написаны Симфония №1 (1910) и Симфония №2 (1913). В Симфонии №3 (1916), которая носит название «Картины западного побережья», Аттерберг, мастерски используя изобразительные возможности оркестра, рисует прекрасные ландшафты и пейзажи родины. Виртуозные партии флейты можно услышать в Симфонии №4 «Piccola» (1918). Симфония №5 (1922) полна драматического накала и трагизма. Симфония №6 (1925) и Симфония №7 "Романтическая" (1942) наиболее полно отражают мироощущение автора и являют собой пример авторского кредо композитора, для которого романтизм на протяжении всей жизни оставался творческим принципом. Симфония №8 (1945) вновь полна трагизма и экспрессии и по духу близка Симфонии №5. Авторским завещанием является Симфония №9 - «Sinfonia visionaria», написанная для солистов, хора и оркестра.