היום אחד מהשחקנים והחלוצים הגדולים שבעולם ובספרד בפרט חוגג 38 שנים במהלכם 21 שנים כשחקן כדורגל.
הקמרני גדל בקבוצת Kadji Sport Academies הקמרונית בין השנים 1992-1996 ואז עבר לאקדמיה של ריאל מדריד בשנת 1996 למשך שנה אחת. אטו היה יכול רק להתאמן עם קבוצת המילואים של הבלנקוס בגלל שהיה קטין וכך הוא מצא את עצמו בריאל קסטייה. ריאל קאסטייה ירדו לליגה השלישית בעונת 1997/8 ובגלל שאז לא היה אישור לשחקנים שלא מהאיחוד האירופי לשחק בליגה הזו אטו הושאל ללגאנס לעונה אחת, בעונה הזו אטו ערך 30 הופעות אבל הבקיע רק 4 שערים. בחלון ההעברות של ינואר בשנת 1999 הקמרוני עבר בהשאלה לאספניול, אך לא שותף במשחקים. בחלון ההעברות של החורף 2000 סמואל אטו עבר בהשאלה למיורקה מהליגה הבכירה בספרד ובמדיה הבקיע 6 שערים ב- 19 משחקים, בסוף העונה הזו עזב סמואל אטו את ריאל מדריד מהסיבה שפלורנטינו פרס טען שלאטו אין מקום בהרכב בגלל שלריאל יש חלוץ בכיר אחד ששמו הוא ראול ולאטו אין מקום, מצד שני אטו רצה להיות שחקן הרכב ולכן הצדדים החליטו על פרידה והחלוץ הקמרוני חתם אצל מיורקה תמורת סכום שיא דאז למועדון שעמד על 4.4 מיליון יורו. בעונה השניה של אטו במיורקה הוא הבקיע 11 שערים והחל למשוך את תשומת ליבם של מועדונים בכירים יותר. בשנת 2003 נרשם הישג אדיר לאטו ולמיורקה, גמר גביע המלך, שבו הם ניצחו את רקראטיבו הואלבה 3-0, במשחק הזה הקמרוני הבקיע צמד.
בשנת 2004 אטו עזב את מיורקה לברצלונה לאחר משא ומתן ממשוך עם מיורקה וריאל מדריד, אטו הוכתר כמלך השערים של מיורקה בכל הזמנים עם 54 שערים. בהתחלה ריאל רצתה להחזיר את אטו ממיורקה, אבל העסקה על מכירתו לברצלונה הייתה מספיק טובה כדי למכור את שאר כרטיס השחקן שלו לברצלונה, למעשה הסגל של ריאל היה כבר מלא מבחינת שחקנים שלא מהאיחוד האירופי בסגל שלה. לאחר שברצלונה זכו באליפות של עונת 2004/5 אטו יצא באמירה "ריאל מדריד, ממזרים, תצדיעו לאלופים", בעקבות האמירה הזו ההתאחדות הספרדית קנסה את הקמרוני בקנס של 12,000 יורו והחלוץ התנצל לאחר מכן. בסוף עונת 2005/6 אטו זה בתואר הפיצ'יצ'י, מלך השערים של הליגה הספרדית, לאחר מאבק עם דויד וויה חלוצה של ולנסיה דאז. בסוף שנת 2006 ברצלונה זכתה בליגת האלופות לאחר שחלוצה הקמרוני של בארסה הבקיע שישה שערים, בגמר ברצלונה ניצחה את ארסנל 2-1, במשחק זה הקמרוני הוכשל ע"י יאנס להמן שוערה של התותחנים שהורחק ובמחצית השנייה הבקיע שער אחד כשג'וליאנו בלטי שם את השני וסול קמפבל מבקיע לאנגלים. בליגת האלופות של עונת 2005/6 סמואל אטו זכה בתואר חלוץ העונה באירופה וגם בתואר השחקן האפריקאי הטוב ביותר. בפברואר 2007 במשחק נגד ראסינג סנטאנדר היה משבר בין מאמנה של ברצלונה פראק רייקארד ורונאלדיניו לבין אטו לאחר שהמאמן של הקטלונים רצה להכניס את החלוץ בדקה ה-90, אבל הקמרוני לא רצה להיכנס, בתום המשחק רייקארד אמר:" אין לי מושג למה אטו לא רצה להכנס" והברזילאי אמר:" אטו לא שם את הקבוצה במקום הראשון", אבל אטו הסתייג ואמר למאמנו ורונאלדיניו "אנשים רעים", לבסוף הם ישרו את ההדורים. באוקטובר 2008 אטו קבע שיא מועדון כאשר הבקיע את השלושער המהיר בהיסטוריה. נקמרוני הבקיע את שלושת השערים ב-23 דקות, שני משחקים לאחר מכן הקמרוני הבקיע 4 שערים מול ריאל ויאדוליד ולבסוף בארסה ניצחו 6-0. בקיץ 2009 פפ גווארדיולה, מאמנה החדש של ברצלונה, לא רצה שסמואל אטו ימשיך בקבוצה, אבל לבסוף נשאר והיה לאחד מהשחקנים הבולטים בסגל של ברצלונה בטרבל ההיסטורי בשנה זו, עם 30 שערים בליגה ו-36 בכל המסגרות, שני רק למסי (38 שערים).
גם בקיץ של 2009 גווארדיולה לא רצה שאטו ימשיך בקבוצה, למרות שהיה לחלוץ עוד שנה 1 בחוזה, אטו רצה לחדש את החוזה במשכורת גבוהה יותר והצדדים ניסו להגיע לפשרה, אבל ללא הצלחה ולבסוף הקמרוני עבר לאינטר בעזקה ששלחה את זלאטן איבראהימוביץ' לברצלונה ואת אטו (בתוספת של 45 מליון אירו) למילאנו. המשחק הרשמי הראשון של אטו היה בסופרקאפ האיטלקי בהפסד 2-1 ללציו, במשחק זה הקמרוני הבקיע את השער לזכות אינטר. ב-16 במרץ 2010 נכנס אטו לליבם של אוהדי אינטר כאשר הבקיע שער מול צ'לסי בשמינית גמר ליגת האלופות שבסופו של דבר העלה את האיטלקים לשלב הבא. ב-22 במאי אטו שבר שיא והפך לשחקן היחיד שזוכה ב-2 בטראבלים שנתיים ברציפות עם ברצלונה ושנה לאחר מכן עם אינטר אחרי שניצחה את באיירן מינכן 2-0 בגמר ליגת האלופות תואר שיתווסף לגביע האיטלקי ולאליפות איטליה. אטו זכה עם אינטר גם בסופרקופה האיטלקית ב-2010 ובאותה שנה גם באליפות העולם למועדונים, בנוסף זכה בגביע האיטלקי שנה לאחר מכן.
ב-23 באוגוסט 2011 חתם סמואל אטו באנז'י מחצ'קלה הרוסית והיה למשתכר הגבוה ביותר בעולם כשהרוויח 20 מיליון יורו (לאחר מיסים). ב-27 באוגוסט ערך את הופעת הבכורה שלו בליגה כשנכנס אחרי חצי שעה של משחק ובאותו משחק הבקיע את שער הבכורה שלו בדקה ה-80. אטו גם הבקיע את השער הראשון במשחק הבכורה בבית של אנז'י מחצ'קלה בניצחון 5-3 מול צסק"א מוסקבה.
ב-23 באוגוסט 2013 עבר הקמרוני לצ'לסי וכבש את שערו הראשון ב-19 באוקטובר מול קארדיף סיטי. ב-6 בנובמבר החלוץ הבקיע צמד בליגת האלופות בניצחון 3-0 על שאלקה בבית. את שערו הראשון בליגה האנגלית בתחילת 2014 כבש מול מנצ'סטר יונייטד, במשחק הזה הבקיע שלושער בסטמפורד ברידג' והבלוז ניצחו 3-1. ב-8 במרץ 2014 אטו הבקיע את שערו ה-300 בקריירה בניצחון 4-0 על טוטנהאם.
בתום החוזה עם צ'לסי בשנת 2014 אטו עבר לאברטון ב-26 באוגוסט 2014 וחתם על חוזה לשנתיים, הוא הבקיע את שערו הראשון בבכורה שלו אצל הקבוצה מליברפול, כאשר הבקיע עם הראש בהפסד 6-3 מול האקסית, צ'לסי. אטו עזב את אברטון בחצי העונה הראשונה שלו במועדון במהלכה הבקיע 4 שערים ב-20 משחקים.
ב-25 בינואר 2015 חזר לליגה האיטלקית וחתם בעולה החדשה של הסרייה א', סמפדוריה, למשך שנתיים וחצי.
ב-25 ביוני עבר אטו לעולה החדשה בליגת העל הטורקית, אנטליהספור. משחק הבכורה של אטו היה מעולה והוא הבקיע צמד בניצחון 3-2 מול בשקשהיר אינסטנבול. אטו פתח מצויין את העונה שלו בטורקיה כאשר הבקיע 13 שערים ב-15 משחקים.
ב-31 בינואר 2018 עבר אטו לקוניאספור וחתם לשנתיים וחצי.
בגיל 17, אטו היה השחקן הצעיר ביותר במונדיאל 1998 כששיחק בהופעת הבכורה במדי נבחרת קמרון נגד נבחרת איטליה. הוא שיחק עם נבחרתו גם במונדיאל 2002, כמו כן הוא זכה עם נבחרת קמרון בשלושה טורנירים משמעותיים: גביע אפריקה לאומות בשנים 2000, 2002 ובמדליית הזהב באולימפיאדת 2000.
אטו נבחר לכדורגלן השנה באפריקה בשנים 2003, 2004, 2005 וב-2010. בכך הפך לשחקן שזכה בפרס זה במספר הפעמים הרבות ביותר (עקף את ג'ורג' וואה ואת עבדי פלה). כמו כן אטו הוא השחקן היחידי אשר זכה בפרס זה במשך 3 שנים רצופות מאז שהפרס מוענק על ידי קונפדרציית הכדורגל של אפריקה.
ב-8 בספטמבר 2013, אחרי שנבחרת קמרון עלתה לשלב הפלייאוף במוקדמות המונדיאל 2014, הודיע אטו כי הוא פורש ממדי הנבחרת הלאומית. עם זאת, חזר בו אטו ובאוקטובר 2013 הודיע כי הוא מצטרף להכנות למשחק נגד נבחרת תוניסיה בשלב פלייאוף המונדיאל. עם זאת, ב-27 באוגוסט 2014, לאחר שהצטרף לאברטון, החליט לפרוש סופית ממדי הנבחרת.
