وی در خانواده‌ای هنرمند بزرگ شد. مادرش مرحوم جمیله شیخی بازیگر سینما و تلویزیون بود.
پسیانی سال ۱۳۶۱ از دانشکده هنرهای زیبای دانشگاه تهران در رشته کارگردانی و بازیگری تئاتر با مدرک لیسانس فارغ‌التحصیل شد.
وی در ابتدا با نقش‌آفرینی در مجموعه تلویزیونی محله بروبیا ظاهر شد و در سال 1362 با بازی در فیلم مرگ سفید وارد سینما شد.
پسیانی ازجمله بازیگران پرکار سینما به‌شمار می‌آید، به طوری که تا سال 1372 تقریبا سالی یک فیلم بازی کرد و از آن سال به بعد او با بازی‌های ماندگارش در فیلم‌های روز شیطان، دوزن، نسل سوخته، آب و آتش در لیست بازیگران توانای سینمای ایران قرار گرفت.
در کارنامه فعالیت هنری آتیلا پسیانی علاوه بر بازیگری در تئاتر، تلویزیون و سینما، تجربه کارگردانی، دستیاری کارگردان، برنامه ریز، بازیگردان، انتخاب بازیگر و دستیاری صحنه و لباس به چشم می‌خورد.
برخی از آثار سینمایی :
- سوت پایان (۱۳۸۹)
- نقطه بی بازگشت (سایه) (۱۳۸۸)
- پاداش (۱۳۸۷)
- دوزخ، برزخ، بهشت (۱۳۸۷)
- سفر مرگ (۱۳۸۷)
- صداها (۱۳۸۷)
- فرزند صبح (۱۳۸۷)
- موش (۱۳۸۷)
- یک وجب از آسمان (۱۳۸۷)
- سه زن ( ۱۳۸۵)
- حس پنهان ( ۱۳۸۵)
- سایه ( ۱۳۸۵)
- فرزند صبح ( ۱۳۸۵)
- آتش‌بس ( ۱۳۸۴)
- چه کسی امیر را کشت؟ ( ۱۳۸۴)
- شبانه ( ۱۳۸۴)
- عروسک فرنگی ( ۱۳۸۴)
- کارگران مشغول کارند (۱۳۸۴)
- اسپاگتی در هشت دقیقه ( ۱۳۸۳)
- جایی برای زندگی ( ۱۳۸۳)
- مجردها (۱۳۸۳)
- برگ برنده (۱۳۸۲)
- کما ( ۱۳۸۲)
- گاهی به آسمان نگاه کن (۱۳۸۱)
- گاوخونی (۱۳۸۱)
- سفر به فردا (۱۳۸۰ )
- شام آخر (۱۳۸۰ )
- نیمه پنهان (۱۳۸۰ )
- آب و آتش ( ۱۳۷۹)
- آواز قو (۱۳۷۹)
- ابر و خورشید (۱۳۷۹)
- نسل سوخته ( ۱۳۷۸)
- دو زن ( ۱۳۷۷)
- هیوا (۱۳۷۷)
- قاعده بازی ( ۱۳۷۶)
- هفت سنگ ( ۱۳۷۶)
- عقرب (۱۳۷۵)
- دیپلمات ( ۱۳۷۴)
- شیخ مفید (۱۳۷۴)
- در کمال خونسردی ( ۱۳۷۳)
- روز شیطان (۱۳۷۳)
- خاکستر سبز ( ۱۳۷۲)
- مسافران (۱۳۷۰)
- دو فیلم با یک بلیت (۱۳۶۹)
- راز خنجر (۱۳۶۹)
- پرواز پنجم ژوئن ( ۱۳۶۸)
- کشتی آنجلیکا ( ۱۳۶۷)
- طلسم ( ۱۳۶۵)
- مرگ سفید (۱۳۶۲)