Il 17 giugno dello stesso anno viene annunciato il suo ingaggio per 7,5 milioni di euro ed uno stipendio di 1 milione netto a stagione più bonus per complessive sei stagioni (cinque più un'opzione per il sesto anno)<ref>[http://www.bergamopost.it/rubriche/l-atalanta-siamo-noi/paloschi-laffare-e-fatto-la-dea-ha-il-nuovo-bomber/ Paloschi, l'affare è fatto: la Dea ha il nuovo bomber] Bergamopost.it</ref> da parte dell'[[Atalanta Bergamasca Calcio|Atalanta]] a partire dal 1º luglio.<ref>{{Cita web|url=https://www.atalanta.it/site/paginalive/comunicati-dal-club/Stagione-2015-2016/2016-06/17-06-Alberto-Paloschi-giocatore-Atalanta.html|titolo=Alberto LPaloschi all'ATTACCANTE ARRIVA DALLA SOCIETÀ DELLO SWANSEA CITY|sito = atalanta.itAtalanta|data=17 giugno 2016|accesso=17 giugno 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20180130204514/https://www.atalanta.it/site/paginalive/comunicati-dal-club/Stagione-2015-2016/2016-06/17-06-Alberto-Paloschi-giocatore-Atalanta.html|dataarchivio=30 gennaio 2018|urlmorto=sì}}</ref> Gioca la sua prima partita ufficiale con i bergamaschi il 13 agosto 2016, giocando da titolare la partita casalinga del terzo turno di [[Coppa Italia 2016-2017|Coppa Italia]] vinta per 3-0 contro la [[Unione Sportiva Cremonese|Cremonese]], formazione di [[Lega Pro 2016-2017|Lega Pro]].
