Filho de Milad Atala, funcionário administrativo de uma indústria de borracha, Alex nasceu em uma família de classe média de origem palestina, no bairro da Mooca e foi aluno do tradicional Colégio Santa Maria (São Paulo), localizado na zona sul da cidade. Dotado de um temperamento "determinado, teimoso até", como definiu o seu pai, ele aderiu ao estilo punk rock e, com quatorze anos, deixou a a casa dos pais e começa a trabalhar como DJ no lendário clube Rose Bom Bom.

Aos dezoito anos, viajou para a Europa como mochileiro e trabalhou pintando paredes na Bélgica. Por sugestão de um amigo, fez um curso profissionalizante de gastronomia e, em seguida, trabalhou em restaurantes na Bélgica, na França e na Itália, aperfeiçoando seus conhecimentos da arte culinária. Assim, aprendeu inglês, francês e italiano.

De volta a São Paulo, trabalhou no restaurante Sushi Pasta, porém o sucesso veio quando foi chamado para renovar o cardápio do extinto restaurante Filomena. Por esse trabalho foi eleito o Melhor Jovem Chef pela Associação Brasileira de Bares e Restaurantes Diferenciados. Lá criou uma entrada de alho assado e outros grandes pratos, como manga grelhada com pimenta branca e molho de maracujá. Atala também trabalhou no restaurante 72, antes de inaugurar o Namesa, em 1999, restaurante que ainda serve comidas rápidas na região dos Jardins.

Poucos meses depois, ele e mais dois sócios abriram o restaurante D.O.M. (acrônimo da locução latina Deo Optimo Maximo), cujo projeto arquitetônico é de Ruy Ohtake. O D.O.M. tornou-se um sucesso de público e crítica, recebendo diversos prêmios. Em 1999, Atala foi eleito Chefe Revelação e o D.O.M., o Melhor Restaurante, pela revista Gula, especializada em gastronomia; em 2000, Atala foi o Melhor Chefe, e o D.O.M., o Melhor Restaurante Contemporâneo, novamente segundo a Gula. O D.O.M. foi também o Melhor Restaurante Contemporâneo, segundo a revista Veja. Em 2002, Atala foi novamente considerado o Melhor Chefe, segundo a Veja, e seu restaurante foi mais uma vez escolhido o Melhor Restaurante Contemporâneo, tanto pela Veja como pela Gula. Em 2006, o D.O.M. recebeu a classificação máxima (3 estrelas) do Guia Quatro Rodas, além de ser eleito o Chef do Ano pelo mesmo guia e pela revista Veja São Paulo.