該地區的火山活動較早發生在約1100萬年前,隨后陸續經歷了4個單獨的火山成長和火山口崩塌的過程,最近的一次發生在約180萬年前并在形成現在的火山口時達到頂峰。阿蒂特蘭湖如今填充了火山口的一大部分。形成現今火山口的爆發被稱作“鸚鵡爆發”(Los Chocoyos),噴發出了多達300立方公里的火山灰,覆蓋到約600萬平方公里的土地,從佛羅里達到厄瓜多爾都能被探測到,并且可以在地層學中被用作標記。Chocoyo是一種經常被發現在松軟的火山灰上筑巢的鸚鵡。鸚鵡爆發結束后,持續的火山活動又在火山口上形成了三座火山。阿蒂特蘭火山(Volcán Atitlán)在火山口的北部邊緣,圣佩德羅火山(Volcán San Pedro)和托利曼火山(Volcán Tolimán)位于火山口內。圣佩德羅火山是三座火山中形成較早的,并且看來在4萬年前停止了噴發。托利曼火山在圣佩德羅火山停止爆發之后開始成長,可能至今仍然有活動,盡管有史以來并未發生過爆發。阿蒂特蘭火山幾乎是近1萬年來形成的,是活火山,最近一次爆發在1853年發生。
1976年2月4日,危地馬拉發生7.5級大地震,2萬6千余人喪生。地震在湖床上形成了斷裂,產生的水下流失使湖面在一個月內下降了2米
1955年阿蒂特蘭湖周邊地區成為了國家公園。當時世界對阿蒂特蘭湖還幾乎一無所知,危地馬拉希望找到方法推廣旅游業和推動地方經濟。泛美航空公司建議在湖中養殖釣魚者喜愛的魚類就能達到這一目的。由此,非本地品種的黑鱸魚在1958年被引入湖中。鱸魚很快就接收了它們的新家,并開始吞食湖中本地產的生物。由于其食肉特性,鱸魚消滅了三分之二的本地原有魚類品種,并造成了僅生活在湖周地區的稀有鳥類大鸊鷉(giant grebe)的滅絕。
阿蒂特蘭湖被許多村莊所環繞,村里仍然流行著瑪雅文化,村民穿帶著傳統的服飾。阿蒂特蘭湖的瑪雅人主要屬于蘇杜旭族(Tz'utujil)和卡齊格爾族(Kaqchikel)。在西班牙征服美洲期間,卡齊格爾族開始與西班牙人結盟以擊敗宿敵蘇杜旭族和基切族瑪雅人,但后來自己也因拒絕向西班牙人進貢而被西班牙人所征服。
圣地亞哥阿蒂特蘭(Santiago Atitlán)是湖邊較大的村落,因崇拜馬克西蒙神(Maximón)而著名。馬克西蒙是一個融合了傳統瑪雅神明、天主教圣人和西班牙征服者傳奇人物的偶像。馬克西蒙的神像由當地宗教兄弟會管理,一年當中在不同會員的房子中輪流供奉,并在“圣周”(即復活節前一周)出現在游行中。危地馬拉幾個城鎮都有與此相關和類似的宗教,較出名的是祖尼爾(Zunil)崇拜圣西蒙(San Simón)的一派。
湖邊的村莊中雖然仍盛行瑪雅文化,湖岸上較大的城鎮帕納哈撤(Panajachel)卻多年以來聚滿了游人。它在1960年代吸引了大批的嬉皮士,雖然外國人在后來的內戰中紛紛離開,1996年恢復和平以來旅游業卻再次繁榮起來。今天,帕納哈撤鎮的經濟幾乎全部依靠旅游業。湖周圍有多處考古學遺址。位于當前湖面約16米(55英尺)以下的Sambaj,看來源自至少早至前古典時期。現存的一系列建筑殘骸中,有一組高大建筑據信是城市的中心。
另一處城市遺址,Chiutinamit,是由于當地漁民“注意到水下看起來有個城市”而發現的。在接下來的調查中,潛水員在遺跡中打撈到了陶器碎片,遺跡的時期也由此被證明是在前古典晚期(公元前600年至公元250年)。最近被危地馬拉政府批準的項目“阿蒂特蘭湖水下考古”與Fundación Albenga和阿蒂特蘭湖博物館合作進行。出于私有機構阿蒂特蘭湖博物館的顧慮,危地馬拉內陸水體進行探索研究的必要性得到了分析。
在危地馬拉內戰期間,由于政府推行的焦土政策,很多嚴重侵犯人權的事件在阿蒂特蘭湖地區發生。原住民被認為普遍支持反政府游擊隊,因此受到殘酷的鎮壓。在圣地亞哥阿蒂特蘭至少有300名瑪雅村民在沖突中失蹤。這一時期的兩起事件成為了國際新聞。一起是來自美國俄克拉何馬州的傳教士斯坦利·羅瑟(Stanley Rother)于1981年在圣地亞哥阿蒂特蘭的一個教堂里被謀殺。另一起事件發生在1990年,一群自發游行的抗議示威者行進到城市邊緣軍隊基地時遭到軍隊開槍射擊,13名無武裝的平民喪生。國際壓力迫使危地馬拉政府關閉了這個基地,并宣布圣地亞哥阿蒂特蘭為“非軍事地帶”。紀念這一事件的紀念館在2005年的一次泥石流中被損壞。“世界旅館”(Casa del Mundo)在湖周圍的房屋 。