Από το 2005 τα δεδομένα αλλάζουν εξ ολοκλήρου για τον Ατρόμητο, καθώς από εκείνο το καλοκαίρι θέτονται αυστηρώς επαγγελματικά πρότυπα στη λειτουργία του συλλόγου και οι στόχοι είναι η ομάδα να συγκαταλέγεται στην πρώτη γραμμή του ελληνικού ποδοσφαίρου και να πετυχαίνει αυτά, που για άλλους μοιάζουν δύσκολα έως και ανέφικτα.
Με το «καλημέρα» στην πρώτη κατηγορία, ο Ατρόμητος με προπονητή τον Γιώργο Παράσχο κατακτά την έβδομη θέση του πρωταθλήματος και καταφέρνει να εξασφαλίσει την πρώτη του ευρωπαϊκή έξοδο, παίζοντας στο τότε Κύπελλο UEFA κόντρα στην κάτοχο του τροπαίου, Σεβίλλη.
Με το πισωγύρισμα του υποβιβασμού στη Β’ Εθνκή τη σεζόν 2007/08, ο Ατρόμητος παίρνει τα μαθήματά του και επιστρέφει εκεί που του αρμόζει την αμέσως επόμενη σεζόν (2008/09), γίνεται πιο σοφός και με προπονητή τον Γιώργο Δώνη, βάζει σε εφαρμογή ένα πλάνο τριετίας, που εκτός από δύο τελικούς Κυπέλλου (2011, 2012) τον οδηγούν για πρώτη φορά στην ιστορία του στην 4 η θέση της βαθμολογίας (2011/12), θέση που κατέκτησε τόσο στην κανονική διάρκεια της σεζόν, όσο και μέσω της διαδικασίας των playoffs.
Οι βάσεις είχαν μπει και την επόμενη σεζόν (2012/13) ο Ατρόμητος έφτασε μια ανάσα από τη σπουδαιότερη στιγμή στην ιστορία του και σε μία από τις μεγαλύτερες εκπλήξεις του ελληνικού πρωταθλήματος.Αφού τερματίζει στην 4 η θέση της βαθμολογίας, στη διαδικασία των playoffs πραγματοποιεί εξαιρετικές εμφανίσεις και μέχρι την τελευταία αγωνιστική είναι στην 1 η θέση της έξτρα περιόδου του πρωταθλήματος. Στο τελευταίο ματς της χρονιάς φιλοξένησε τον Αστέρα Τρίπολης στο Περιστέρι, αλλά «κόλλησε» στο 0-0 χάνοντας αμέτρητες ευκαιρίες ενώ του ακυρώθηκε (ως οφσάιντ) λανθασμένα ένα κανονικό γκολ του Ναπολεόνι μένοντας τελικά στην 3 η θέση, πίσω από τον ΠΑΟΚ.
Η ιστορική ευκαιρία να συμμετάσχει στα προκριματικά του Champions League μπορεί να πέρασε, αλλά ο Ατρόμητος τερμάτισε στην υψηλότερη θέση της ιστορίας του (3oς), ενώ η εν λόγω αναμέτρηση είναι αυτή που μέχρι σήμερα έχει μείνει στις μνήμες όλων, αφού το Δημοτικό Στάδιο Περιστερίου ήταν ασφυκτικά γεμάτο.
Ο Ατρόμητος θεωρείται πια από τις ισχυρότερες δυνάμεις και αυτό αποδεικνύεται και στο γήπεδο, αφού τη σεζόν 2013/14 και συνεχίζοντας με τον Γιώργο Παράσχο στον πάγκο, τερματίζει στην 3 η θέση της κανονικής περίοδο (τρεις βαθμούς πίσω από τον ΠΑΟΚ) και τελικά στα playoffs τερματίζει στην 4 η θέση της βαθμολογίας, κερδίζοντας για τρίτη συνεχόμενη σεζόν την παρουσία του στους ευρωπαϊκούς θεσμούς και συγκεκριμένα στο Europa League.
Σεζόν 2014/15 και ο Ατρόμητος συνεχίζει απτόητος, καθώς ολοκληρώνει την κανονική διάρκεια του πρωταθλήματος στην 5 η θέση και καταφέρνει να μπει στα playoffs με προπονητή τον Νίκο Νιόπλια. Μέσω της έξτρα διαδικασίας, το «Αστέρι» κέρδισε μία θέση τερματίζοντας στην 4 η θέση, εξασφαλίζοντας για τέταρτη συνεχόμενη χρονιά το ευρωπαϊκό εισιτήριο και συνολικά για έκτη στην ιστορία του.
Οι επόμενες κορυφαίες χρονιές στην ιστορία της ομάδας μας καταγράφονται τις σεζόν 2017/18 και 2018/19 με προπονητή τον Νταμίρ Κάναντι, που για πρώτη φορά δούλευε στην Ελλάδα. Η επιλογή του Αυστριακού προπονητή αποδεικνύεται καθ’ όλα επιτυχημένη, καθώς στην πρώτη σεζόν ο Ατρόμητος καταφέρνει κόντρα σε όλους και σε όλα να πραγματοποιήσει στα 2/3 της χρονιάς πορεία πρωταθλητισμού και τελικά τερματίζει στην 4 η θέση της Super League, μόλις έναν βαθμό πίσω από τον τρίτο Ολυμπιακό κερδίζοντας την καθολική αναγνώριση. Ανάλογη πορεία συνεχίστηκε και την επόμενη σεζόν, με τον Ατρόμητο να τερματίζει και πάλι στην 4η θέση κερδίζοντας για έβδομη φορά στην ιστορία του ένα ευρωπαϊκό εισιτήριο.
