Atta sinh năm 1968 tại một thị trấn nhỏ ở đồng bằng sông Nile của Ai Cập. Ông 10 tuổi khi chuyển cùng gia đình đến khu Abdeen của Cairo. Atta học kiến trúc tại Đại học Cairo, tốt nghiệp năm 1990, và tiếp tục học ở Đức tại Đại học Công nghệ Hamburg. Tại Hamburg, Atta tham gia vào Nhà thờ Hồi giáo al-Quds, nơi ông gặp Marwan al-Shehhi, Ramzi bin al-Shibh và Ziad Jarrah, cùng nhau thành lập tế bào Hamburg. Atta biến mất khỏi Đức trong một thời gian, trải qua một thời gian ở Afghanistan, bao gồm một số tháng vào cuối năm 1999 và đầu năm 2000 khi ông gặp Osama bin Laden và các nhà lãnh đạo hàng đầu khác của al-Qaeda.