Atte Kilpeläinen aloitti viuluopintonsa 4-vuotiaana Länsi-Uudenmaan musiikkiopistossa ja kahdeksan vuotta myöhemmin vaihtoi soittimekseen alttoviulun. Helsingin Konservatorion kautta tie vei Sibelius-Akatemiaan vuonna 1998. Siihenastisina opettajina olivat olleet Pirjo Suonio, Lauri Poijärvi, Sari Aalto ja Jouko Mansnerus. Vuodesta 2000 lähtien Atte Kilpeläinen opiskeli Kölnin musiikkikorkeakoulussa professori Rainer Moogin johdolla ja suoritti diplomitutkintonsa parhain mahdollisin arvosanoin helmikuussa 2004.

Opintojensa ohessa Kilpeläinen on soittanut lukuisissa orkestereissa; suomalaisista mainittakoon Helsingin Kaupunginorkesteri, Helsingin Festivaaliorkesteri ja Virtuosi di Kuhmo -kamariorkesteri, jonka jäsenenä hän on soittanut vuodesta 2000 lähtien. Ulkomailla tärkeimpinä kokoonpanoina ovat olleet Mahler Chamber Orchestra ja Kölnin oopperaorkesteri (Gürzenich Orchester). Elokuussa 2005 Atte Kilpeläinen aloitti Helsingin Kaupunginorkesterin alttoviuluryhmän äänenjohtajana.

Kamarimuusikkona hän on esiintynyt useissa Euroopan maissa ja kaudesta 06/07 lähtien hän on Meta4:n jäsen.