Марк Атий Бальб родился в плебейской семье Марка Атия Бальба Старшего и его жены, Помпеи, тетки Помпея Великого. Атии происходили из города Ариция (совр. Ариччия, Италия), расположенного в 25 километрах южнее Рима. Марк Атий Бальб Старший принадлежал к сенаторскому сословию. Когномен «Бальб» в переводе с латыни значит «заика».
Помпея происходила из богатой плебейской фамилии Помпеев, выходцев из Пицена, принадлежащих к всадническому сословию. Помпей Страбон, брат Помпеи и отец Помпея Великого, был первым из Помпеев, кто перешел в сенаторское сословие и стал консулом в 89 до н. э..
Примерно в 82 до н. э. Марк Атий женился на Юлии Цезарис Младшей, сестре Юлия Цезаря. Этот брак был очень выгоден для выходца из скромного рода Атиев, поскольку он породнился с одной из самых знатных римских фамилий.
У пары было трое дочерей, одна из которых, Атия Бальба Цезония, вышла замуж за Гая Октавия и стала матерью Октавиана.
Марк Атий Бальб был избран претором в 62 до н. э. После претуры управлял провинцией Сардиния в чине пропретора. В 59 до н. э. вместе с Помпеем Великим вошел в комиссию вигинтвиров по распределению земли между ветеранами Помпея по закону Юлия о разделении поместий в Кампании.
Скончался, скорее всего, в 52 до н. э..
Упоминается Цицероном в письме к Аттику, где он описывает высказывание Помпея в адрес Бальба: «…человек, который вообще ничего не значит».