1955年—1956年，在普林斯顿高等研究院（Institute for Advanced Study）进修。

1957年—1958年，担任剑桥大学研究员（Research fellow）和助理讲师（Assistant lecturer）。

1958年—1961年，担任剑桥大学彭布罗克学院（Pembroke College, Cambridge）的大学讲师（University lecturer）和辅导研究员（Tutorial fellow）。

1961年，搬到牛津大学。

1961年—1963年，担任牛津大学圣凯瑟琳学院（St Catherine's College）讲师（Reader）和教授研究员（Professorial fellow）。

1963年—1969年，担任牛津大学新学院（New College, Oxford）萨维利亚几何学教授（Savilian Professor of Geometry）和教授研究员。

1966年，获得菲尔兹奖。

1968年，当选为伦敦皇家学会院士。

1969年—1972年，担任普林斯顿高等研究院数学系教授。

1972年，返回英国，担任皇家学会研究教授（Research Professor）和牛津大学圣凯瑟琳学院教授研究员。

1983年，被英国皇室授予下级勋位爵士（Knight Bachelor）。

1990年—1995年，担任英国皇家学会会长。

1990年—1996年，担任剑桥艾萨克·牛顿数学科学研究所（Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences）第一任所长。

1990年—1997年，担任剑桥大学三一学院院长。

1990年，担任牛津大学圣凯瑟琳学院荣誉研究员。

1995年—2005年，担任莱斯特大学（University of Leicester）校长。

1997年—2019年，担任爱丁堡大学（University of Edinburgh）名誉教授。

2005年—2008年，担任爱丁堡皇家学会（Royal Society of Edinburgh）主席。

2019年1月11日，去世，享年89岁。

迈克尔·阿蒂亚与许多数学家合作，他的三个主要合作者是拉乌尔·博特（Raoul Bott）、弗里德里希·希策布鲁赫（Friedrich Hirzebruch）和伊萨多·辛格（Isadore Singer），他在1955年进入普林斯顿高等研究所时认识了他们。1963年，与伊萨多·辛格合作，对椭圆算子证明了阿蒂亚—辛格指标定理（Atiyah–Singer index theorem），此定理在复几何、泛函分析以及理论物理学中均有应用；与拉乌尔·博特提出了阿蒂亚—博特不动点定理（Atiyah–Bott fixed-point theorem）；与弗里德里希·希策布鲁赫一起创立了拓扑K理论（opological K-theory），这是第一个重要的广义上同调理论。

迈克尔·阿蒂亚还和弗兰克·亚当斯（Frank Adams）合作研究霍普夫不变量问题（Hopf invariant problem）；于尔根·伯恩特（Jürgen Berndt）合作研究射影平面（projective planes）；罗杰·比拉夫斯基（Roger Bielawski）合作研究贝里—罗宾斯问题（Berry–Robbins problem）；霍华德·唐纳利（Howard Donnelly）合作研究L类函数（L-functions）；弗拉基米尔·德林菲尔德（Vladimir Drinfeld）、尤里·马宁（Yuri I. Manin）、理查德·沃德（Richard S. Ward）合作研究瞬子（instantons）；约翰·杜邦（Johan Dupont）合作研究向量场的奇点（singularities of vector fields）；拉尔斯·加尔丁（Lars Gårding）合作研究双曲[型]微分方程（hyperbolic differential equations）；奈杰尔·希钦（Nigel Hitchin）合作研究单极子（monopoles）；威廉·霍奇（William Hodge）合作研究第二类积分（Integrals of the second kind）；迈克尔·霍普金斯（Michael Hopkins）合作研究K理论（K-theory）；丽莎·杰弗里（Lisa Jeffrey）合作研究拓扑拉格朗日理论（topological Lagrangians）；约翰·琼斯（John D. S. Jones）合作研究杨-米尔斯理论（Yang–Mills theory）；胡安·马尔达塞纳（Juan Maldacena）、库姆伦·瓦法（Cumrun Vafa）合作研究M理论（M-theory）；尼克·曼顿（Nick S. Manton）合作研究斯格明子（Skyrmions）；维杰·帕托迪（Vijay K. Patodi）合作研究光谱不对称（spectral asymmetry）；普莱斯利（Pressley）合作研究凸性问题（convexity）；埃尔默·里斯（Elmer Rees）合作研究向量丛（vector bundles）；威尔弗里德·施密德（Wilfried Schmid）合作研究离散级数表示（discrete series representations）；格雷姆·西格尔（Graeme Segal）合作研究等变K理论（equivariant K-theory）；亚历山大·夏皮罗（Alexander Shapiro）合作研究克利福德代数（Clifford algebras）；史密斯（Smith）合作研究球体的同伦群（homotopy groups of spheres）；保罗·萨特克利夫（Paul Sutcliffe）合作研究多面体（polyhedra）；大卫·托尔（David O. Tall）合作研究λ环（lambda rings）；约翰·托德（John A. Todd）合作研究斯蒂菲尔流形（Stiefel manifolds）；爱德华·威滕（Edward Witten）合作研究拓扑量子场论（topological quantum field theories）。

2018年9月24日，迈克尔·阿蒂亚贴出了他证明黎曼假设（猜想）的预印本；9月25日，在海德堡获奖者论坛上宣讲对黎曼猜想的证明，但是这一证明并不成立。

迈克尔·阿蒂亚一生发表了多篇学术论文，以及多部学术专著。

根据2023年8月数学谱系项目网站数据，迈克尔·阿蒂亚先后在牛津大学、普林斯顿大学、剑桥大学、利物浦大学指导多名学生，具体信息如下：

迈克尔·阿蒂亚的父亲爱德华·阿蒂亚（Edward Atiyah）是是黎巴嫩东正教基督徒；母亲简（Jean）是苏格兰人；他有两个兄弟：帕特里克（Patrick）和乔（Joe），还有一个妹妹塞尔玛（Selma）。

1955年7月30日，迈克尔·阿蒂亚与莉莉·布朗（Lily Brown）结婚，两人育有三个儿子：约翰（John）、大卫（David）和罗宾（Robin）。莉莉·布朗于2018年3月13日去世，享年90岁。

迈克尔·阿蒂亚是一位伟大的数学家，他在数学的各个领域做出了开创性的贡献。他和他的工作在促进二十世纪下半叶数学家和理论物理学家之间合作的复兴方面发挥了至关重要的作用（Sir Michael Atiyah was a great mathematician who made path-breaking contributions to various fields in mathematics. He and his work played a crucial role in promoting the resurgence of collaboration between mathematicians and theoretical physicists in the latter half of the twentieth century）。（国际理论物理中心评）

迈克尔·阿蒂亚对数学的许多领域做出了基础性贡献，特别是在拓扑学，几何学和分析方面。从他的第一个主要贡献拓扑K理论到他后来的量子场论工作，他在开发新的理论工具方面具有影响力，并提供了深远的见解（Prof. Sir Michael Atiyah has made fundamental contributions to many areas of mathematics, in particular on topology, geometry and analysis. From his first major contribution - topological K-theory - to his more recent work on quantum field theory, Prof. Atiyah has been influential in the development of new theoretical tools and has supplied far-reaching insights）。（香港科技大学评）