Dursun Ali Atay, 20 Nisan 1976 tarihinde Rize'de doğdu. Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Devlet Konservatuvarı Tiyatro Bölümü'nden 1999 yılında mezun oldu. Oyunculuk kariyerine Şapkadan Babam Çıktı adlı dizide başarısız bir illüzyonisti canlandırarak başladı. Ancak gerçek çıkışını, TRT 1'de 3 sezon boyunca yayınlanan Leyla ile Mecnun adlı komedi dizisindeki Mecnun Çınar karakteriyle yakaladı.
Leyla ile Mecnun dizisinin ardından aynı ekip ile çekilen Ben de Özledim dizisinde kendini oynadı ve Leyla The Band adlı müzik grubunun vokalistliğini üstlendi. Oyunculuk kariyerinin yanı sıra, 2014 yılında yönetmenlik kariyerine adım attı ve Limonata adlı filmi çekti. Bu filmde Serkan Keskin ve Ertan Saban başrolleri paylaştı.
Atay, Mutlu Ol Yeter adlı dizide başrol oyuncusu olarak yer aldı ve Masum adlı Türkiye'nin ilk online dizisinde Haluk Bilginer, Nur Sürer ve Okan Yalabık gibi isimlerle başrolü paylaştı. Ayrıca, Türkiye'nin 90. Akademi Ödülleri'nde aday gösterdiği Ayla filminde "Ali Astsubay" karakterini canlandırdı.
Özel hayatında Dursun Ali Atay, ilk evliliğini 2008 yılında Ebru Cansız ile yapmış, ancak 2013 yılında boşanmıştır. 6 Şubat 2019 tarihinde oyuncu Hazal Kaya ile evlenmiş, bu evlilikten Fikret Ali ve Leyla Süreyya adında iki çocuğu dünyaya gelmiştir.
