Atalla Ayan è nato a Belem, in Brasile, e ha studiato al Conservatorio Carlos Gomes della sua città natale. All'età di 21 anni ha debuttato come Rinuccio in Gianni Schicchi e l'anno dopo ha fatto il suo debutto in Europa come Rodolfo ne La Bohème ad Atene, con la regia di Graham Vick. Con il ruolo di Rodolfo Atalla Ayan ha debuttato in teatri come l'Opéra National de Paris, il Teatro Colon di Buenos Aires, la Dutch National Opera di Amsterdam, la Canadian Opera Company di Toronto, l'Hungarian State Opera di Budapest, la Royal Swedish Opera di Stoccolma, il Festival di Baden-Baden e ha preso parte alle produzioni de La Bohème della Royal Opera House Covent Garden di Londra, della Deutsche Oper di Berlino, della Semperoper di Dresda, della Bayerische Staatsoper di Monaco, dell'Opera di Colonia e del Teatro Municipal di San Paolo del Brasile.

Nella stagione 2007/08 è entrato a far parte della Scuola dell'Opera Italiana di Bologna, debuttando quindi al Teatro Comunale come Ruggero ne La rondine diretta da José Cura. Nella stagione 2009/10 è diventato membro del Lindemann Young Artists Development Program del Metropolitan Opera di New York e nel luglio 2011 ha fatto il suo debutto ufficiale con i complessi del MET cantando al concerto di apertura della stagione estiva a Central Park. In seguito si è esibito al MET come Alfredo ne La traviata, Christian nel Cyrano de Bergerac di Alfano e Rinuccio in Gianni Schicchi.

Membro dell'ensemble della Staatsoper di Stoccarda dalla stagione 2011/12, vi si è esibito in molti dei ruoli per cui è noto a livello internazionale, avendo inoltre l'opportunità di aggiungere al suo repertorio ruoli quali Tamino in Die Zauberflöte, Don Ottavio in Don Giovanni, Fenton in Falstaff, Lensky in Evgenij Onegin, Alfred in Die Fledermaus, Ismaele in Nabucco, il Duca di Mantova in Rigoletto. Sempre a Stoccarda ha avuto la possibilità, negli ultimi anni, di fare il suo debutto in titoli quali Faust di Gounod, Les Contes d'Hoffmann di Offenbach, nonché Tosca e Il Trovatore (Manrico) iniziando così un naturale approccio al repertorio più drammatico.

Grazie al suo timbro ideale per il repertorio italiano e alla sua facilità negli acuti, Atalla Ayan è invitato regolarmente dai più importanti teatri del mondo ad interpretare ruoli quali Nemorino ne L'elisir d'amore (Bayerische Staatsoper di Monaco, Teatro alla Scala di Milano, Teatro Comunale di Bologna), Rodolfo ne La Bohème (Semperoper di Dresda), Ruggero ne La rondine (Deutsche Oper di Berlino) e Alfredo ne La traviata, opera che ha cantato al Teatro Carlo Felice di Genova con la direzione di Fabio Luisi, al MET di New York, al Teatro alla Scala di Milano, all'Opera di San Francisco, alla Norske Opera di Oslo e al Glyndebourne Festival Opera.

Particolarmente a suo agio anche nel repertorio francese, nelle ultime stagioni ha interpretato, oltre a Faust e Les Contes d'Hoffmann, anche il ruolo di Des Grieux in Manon di Massenet all'Opéra National de Paris e a Colonia, nonché il ruolo del titolo in Werther e Don José in Carmen a Stoccarda.

Tra i principali impegni della stagione 2024/25, si segnalano: Tosca al Narodni Divadlo di Praga e al Teatr Wielki di Varsavia; Manon di Massenet al Teatro Regio di Torino, Carmen al New National Theatre di Tokyo, La Bohème al Teatro Regio di Parma e Reggio Emilia; Il Trovatore, Tosca e Rigoletto a Stoccarda.

Febbraio 2025