Unmittelbar nördlich von Zell als größter Stadtteil im sogenannten Atzenbacher Becken 448 Meter hoch gelegen, ist in einer Schenkungsurkunde des Adligen Walcho von Waldeck im Jahr 1113 erstmalig erwähnt.
Bis zur Selbsständigkeit ab 1811 verlief die Geschichte des Dorfes konform zur Vogtei Zell. Der Ortsname soll auf einen Kelten namens Atzo zurückzuführen sein, der dort am Bache siedelte. Die Gemarkungsfläche beläuft sich auf 369 Hektar, davon 67 ha Wald. Dazu kam vormals noch die Exklave bei Forsthof mit 25 Hektar. Nach der Fortschreibung der letzten Volkszählung von 1970 hatte Atzenbach am 31. Dezember 1997 894 Einwohner mit einem Ausländeranteil von 20 %. Im Zeller Zinsrodel wir schon in frühen Jahren über Bäcker, Metzger, Bierbrauer, Nagelschmiede, Wagner, Handweber, Schuhmacher und Schneider berichtet.
Bis zum Bau der Spinnerei lebte die Atzenbacher Bevölkerung sonst vornehmlich von Landwirtschaft und Viehzucht. Die fortschreitende Industrialisierung des Tales ließ in den vergangenen Jahrzehnten die Landwirtschaft fast völlig zum Erliegen kommen. Am 26. Juli 1850 schlossen die Herren Grether und Gottschalk aus Schopfheim mit der Gemeinde einen Vetrag zur Errichtung einer Wollspinnerei. Daraus entstand das ansehnliche Unternehmen Spinnerei Atzenbach, in welchem in besten Zeiten bis zu 300 Textilarbeiter(innen) tätig waren. Ein Gewerbekanal mit aufwendigen Tunnelbauten und einem Gefälle von Zwölf Metern sowie eine Dampfmaschine sorgten für die notwendige Antriebskraft. 1956 wurde ein Neubau erstellt, in welchem eine neuzeitliche Spinnerei untergebracht wurde. Im Zuge des Niedergangs der Textilindustrie wurde die Spinnerei 1990 stillgelegt. Das alte sechsgeschossige Spinnereigebäude wurde abgetragen und machte dem Unternehmen nMetallwerke Todtnau Platz. Die Wasserkraft der Spinnerei wurde von der Stadt Zell erworben, modernisiert und trägt gewinnbringend zum Gemeindehaushalt bei.
Bis zum Februar 1942 gehörte das überwiegend katholische Atzenbach mit Mambach, Riedichen und Pfaffenberg zur Pfarrei Zell. Die damals neugegründete Kuratie und spätere Pfarrei Atzenbach erhielt mit Kurat Eugen Thoma einen eigenen Seelsorger. Ihm ist unter anderem die Initiative zum Bau der Kapelle Maria Frieden, des dortigen ehemaligen Kinderheims und des Pfarrhauses mit Pfarrheim zu verdanken.
Eine Schule wird schon 1771 erwähnt. Sie befand sich ursprünglich in einem Haus neben dem ehemaligen Rathaus. 1874 wurde das heute noch bestehende Schulhaus erbaut, in dem nach mancherlei Veränderung und Modernisierung heutzutage die Grundschule Atzenbach untergebracht ist. Dort werden auch die Grundschüler von Mambach, Pfaffenberg und Riedichen unterrichtet. 1996 wurde der Kindergarten Atzenbach vergrößert.
Die ersten Gastwirtschaften waren die Gasthäuser zum Adler und zur Sonne, deren Realgerechtigkeit auf die Jahre 1736 und 1737 zurück gehen. Eine Unterabteilung der Zeller Feuerwehr ist Garant für eine schnelle örtliche und überörtliche Brandbekämpfung. Ein reges Vereinsleben hat seit jeher das Dorf geprägt. 1863 gründete Lehrer Hermann die Musikgesellschaft Atzenbach, später Feuerwehrmusik genannt und heute als Musikverein Atzenbach besteht. Im Frühjahr 1924 wurde der heute noch bestehende Männerchor Freundschaft gegründet. Weitere Vereine sind: Kleintierzuchtverein, VDK Sozialverband, Kirchenchor der weit über das Dorf hinaus bekannt ist.
1974 erbaute die damals noch selbstständige Gemeinde eine Merzweckhalle.
Als 1967 die Zell-Todtnau-Bahn (Todtnauerli) eingestellt wurde, ergab die aufgegebene Bahntrasse parallel zur Bundesstraße eine neue Durchfahrt durch das ganze Dorf. Ende der 1980er wurde diese Straße in eine Spielstraße ausgewiesen, die Bronzefiguren und der Straßenname „Todtnauerliweg“ sollen an die Zell-Todtnau-Bahn erinnern. Fast gleichzeitig wurde die Straße nach Riedichen-Schlechtbach ausgebaut und die dazugehörige Wiesenbrücke neu gebaut.
