Atacama;And Dağları'nın yağmur gölgesinde kalır ve doğu rüzgârları kuru olup çok az yağış getirir.
Yakınındaki Büyük Okyanus sahillerinde oluşan bir soğuk su akıntısı olanHumboldt Akıntısı nedeniyle de burada çok az yağmurbulutu oluşur. Bu durum, bölgeyi kuzeyi ve güneyinden farklı kılarak daha az yağmur almasına sebebiyet verir. Soğuk Büyük Okyanus suyu ayrıca bu çölün serin olmasına, özellikle de sahile yakın kesimlerinde sıklıklasis oluşmasına neden olur.El Niño'nun etkisiyle 6-10 yıl gibi aralıklarla kuvvetli yağış aldığı dönemlerin ardından çölde kısa bir süre için canlanmalar olur.
Atacama Çölü yaklaşık olarak 15 milyon yaşındadır.
Atacama Çölü su bakımından fakir bir bölge olsa da, tarihin erken zamanlarından beri burada yerleşimler olmuştur.Atacameño,Aymara,Chinchorro,Diaguita gibi kavimler buralarda yaşamışlardır. Dünyadaki en eski mumya kültürüChinchorrolara aittir. Bunların 7000 yıldan daha eski bebek mumyaları mevcuttur.
Daha sonraları bölge,İnka Krallığının egemenliğine girmiştir. 1526 yılındaDiego de Almagro çöldekiCopiapó şehri yakınlarına gelen ilk İspanyoldur. İnkaların yıkılmasından sonra bölge İspanyol egemenliğine geçmiştir.Güney Amerika devletlerinin bağımsızlık çabalarının sonucunda, Atacama'daBolivya'ya bırakılmıştır ve bölge bir süre bu ülkenin sınırları içinde kalmıştır.
1832 yılındaCopiapó yakınlarındagümüş bulununca, Şili onyıllar boyunca Dünya'nın en büyük gümüş üreticisi olmuştur.
Çöldeki geniş nitrat rezervlerinin ele geçirilmesi için,İngilizler'in teşviki ile ŞiliPeru veBolivya ile 1879-1884 yılları arasında bir savaşa girişmiştir. Bu savaşın neticesinde Şili, topraklarını kuzeyde oldukça genişletir. O günden sonraAtacama Bölgesi Şili'nin kuzey eyaleti olmuştur. Bundan sonra denize ulaşımı engellenenBolivya ile Şili, bugün bile hâlen bu konuda gerginlik yaşamaktadır.
Ekstrem derecedeki iklimi yüzünden, birçokrasathane bu bölgenin dağlarında kurulmuştur.Antofagasta şehrinin 120 km güneyinde Avrupa rasathanesiVery Large Telescope'u (Çok büyük teleskop) yerleştirmiştir. Bu bölgedeki diğer teleskoplarLarge Millimeter Array veAtacama Pathfinder Experiment'dir.
İlginç olan bir uygulama daAtrapanieblas isimli ağ sayesinde çöl sisinin neminden su elde edilmesidir.
