Em 1939, abandona o curso de medicina para dedicar-se à pintura. Apresentado porMurilo Mendes (1901-1975) ao casal Vieira da Silva (1908-1992) e Arpad Szenes (1897-1985), frequenta o ateliê deles na década de 1940. Em 1945, trabalha como assistente de Candido Portinari (1903-1962) na construção do painel de São Francisco de Assis, na Igreja da Pampulha, em Belo Horizonte. Entre 1948 e 1949, vive em Paris com bolsa de estudos concedida pelo governo francês. Realiza cursos de desenho na Académie de La Grande Chaumière e de litografia no ateliê de Jean Pons (1913-2005). De volta ao Rio de Janeiro, ingressa no Serviço de Documentação do Ministério da Educação e Cultural (MEC), e realiza ilustração de catálogos e livros. Entre 1952 e 1958, dedica-se à realização de fotomontagens. Desde 1957, quando se integra à Companhia Urbanizadora da Nova Capital (Novacap), colabora em projetos do arquiteto Oscar Niemeyer (1907-2012). Realiza, entre outros, o projeto de painéis de azulejos e vitrais para a Igreja Nossa Senhora de Fátima e para o Palácio do Itamaraty, em Brasília, e relevos para o Memorial da América Latina, em São Paulo. Leciona na Universidade de Brasília (UnB), entre 1963 e 1965. Desde a década de 1970, trabalha com o arquiteto João Filgueiras Lima, o Lelé (1932-2014), criando relevos e elementos arquitetônicos para a rede de hospitais Sara Kubistchek. Em 1993, é criada a Fundação Athos Bulcão, em Brasília.

Exposições Individuais

1944 - Rio de Janeiro RJ - Individual de desenhos, no Instituto de Arquitetos do Brasil - AIB/RJ
1946 - Rio de Janeiro RJ - Individual, no IAB/RJ
1948 - Belo Horizonte MG - Individual de desenhos, na Galeria Guignard
1967 - Brasília DF - Individual, na Galeria do Hotel Nacional
1968 - Brasília DF - Individual, na Galeria de Arte Encontro 
1970 - Rio de Janeiro RJ - Individual, na Galeria Décor
1975 - Brasília DF - Individual, na Galeria Múltipla
1978 - Brasília DF - Athos Bulcão: Panorama Geral de Atividades 1943/1978, na Sociedade Brasileira de Cultura Inglesa
1979 - Rio de Janeiro RJ - Individual, na Galeria GB
1979 - Nova York NY - Estados Unidos - The Machine of The Houses, na Cayman Gallery
1979 - Nova York NY - Estados Unidos - Paintings and Works on Paper, no National Art Center
1979 - Londres - Inglaterra - Drawings, na Canning House Gallery
1982 - Nova York NY - Estados Unidos - Paintings, na Cayman Gallery
1984 - São Carlos SP - Desenhos: New York - São Paulo, no Itaúgaleria 
1984 - São Carlos SP - Desenhos: New York - São Paulo, na Universidade Federal de São Carlos - UFSCAR
1984 - Rio de Janeiro RJ - Individual, na Galeria Saramenha
1985 - São Paulo SP - Pinturas, na Sede Social da Associação Paulista do Ministério Público
1986 - Itapetininga SP - Cores, Formas e Linhas, na Câmara Municipal de Itapetininga  
1987 - São Paulo SP - Geometria Não tradicional III, no Espaço Cultural Almeida Barone
1987 - Rio de Janeiro RJ - Individual, na Galeria Saramenha
1987 - Brasília DF - Individual, na Espaço Capital Arte Contemporânea
1989 - São Paulo SP - Individual, na Galeria de Arte Mônica Filgueiras de Almeida
1990 - Belo Horizonte MG - Individual, na Galeria Grupo Corpo
1992 - Brasília DF - Individual, no Itaúgaleria
1992 - Rio de Janeiro RJ - Individual, na Galeria Saramenha
1992 - Rio de Janeiro RJ - Projetos Arte e Arquitetura, no IAB 
1993 - Brasília DF - Retrospecto, no Palácio do Itamaraty
1994 - Brasília DF - Integração Arte e Arquitetura, no MAB
1995 - São Paulo SP - A Trajetória do Traço, no Centro Universitáro Maria Antonia - USP
1997 - Rio de Janeiro RJ - Fotomontagens, no Paço Imperial
1998 - Rio de Janeiro RJ - Athos Bulcão: uma trajetória plural, Centro Cultural Banco do Brasil - CCBB/RJ
2002 - Brasília DF - Construção e Poesia, no CCBB
2007 - São Paulo SP - Geometria Não Tradicional IV - Vertical, no Museu Brasileiro de Escultura Marisila Rathsam

Exposições Coletivas

1940 - Rio de Janeiro RJ - Salão Nacional de Belas Artes
1941 - Rio de Janeiro RJ - Salão Nacional de Belas Artes - prêmio isenção do júri e medalha de prata
1943 - Rio de Janeiro RJ - Dissidentes, Associação Brasileira de Imprensa, no IAB
1944 - Londres (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, na Royal Academy of Arts
1944 - Norwich (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, no Norwich Castle and Museum
1944 - Rio de Janeiro RJ - 50º Salão Nacional de Belas Artes, no MNBA
1945 - Bath (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, na Victory Art Gallery
1945 - Bristol (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, na Bristol City Museum & Art Gallery
1945 - Edimburgo (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, na National Gallery
1945 - Glasgow (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, na Kelingrove Art Gallery
1945 - Manchester (Reino Unido) - Exhibition of Modern Brazilian Paintings, na Manchester Art Gallery
1946 - Santiago do Chile (Chile) - Pintura Brasileña, no Museo de Bellas Artes
1949 - Paris (França) - Coletiva, na Maison de l´Amerique Latine
1950 - Resende RJ - Mostra Inaugural, no Museu de Arte Moderna de Resende
1965 - Rio de Janeiro RJ - Carnaval Carioca, na Galeria do IBEU
1967 - Brasília DF - Salão Nacional de Brasília
1978 - Brasília DF - 14 Artistas de Brasília, na Galeria Oswaldo Goeldi
1981 - Rio de Janeiro RJ - Coletiva Nuchy, na Nuchy Galeria de Arte
1984 - Tóquio (Japão) - Exposição Asiática de Arte Moderna
1986 - Brasília DF - Rubem Valentim e Athos Bulcão, na Performance Galeria de Arte
1986 - Brasília DF - Todos de Brasília, no Congresso Nacional
1986 - Rio de Janeiro RJ - Tempos de Guerra: Hotel Internacional, na Galeria de Arte do Banerj
1986 - Rio de Janeiro RJ - Tempos de Guerra: Pensão Mauá, na Galeria de Arte do Banerj 
1988 - São Paulo SP - Arte Atual de Brasília, no MAB/Faap
1992 - Rio de Janeiro RJ - 1º A Caminho de Niterói: Coleção João Sattamini, no Paço Imperial
1992 - São Paulo SP - Branco Dominante, na Galeria de Arte de São Paulo
1993 - Brasília DF - Athos Bulcão, Rubem Valentim, Tomie Ohtake, no Espaço Cultural 508 Sul
1993 - Brasília DF - Triângulo, no Espaço Cultural 508 Sul
1993 - Rio de Janeiro RJ - 23º Panorama de Arte Atual Brasileira, no MAM/RJ
1993 - Rio de Janeiro RJ - Paixão do Olhar, no MAM/RJ
1994 - Lisboa (Portugal) - Além da Taprobana: a figura humana nas artes plásticas dos países de língua portuguesa, na Sociedade Nacional de Belas Artes
1994 - São Paulo SP - Bienal Brasil Século XX, na Fundação Bienal
1995 - Lausanne (Suiça) - Rio: Mistérios e Fronteiras, no Musée de Pully
1995 - Rio de Janeiro RJ - Além da Taprobana: a figura humana nas artes plásticas dos países de língua portuguesa, no MAM/RJ
1996 - Rio de Janeiro RJ - Rio: Mistérios e Fronteiras, no MAM/RJ
1998 - Brasília DF - Arte Pública em Brasília, Fundação Athos Bulcão
1998 - Brasília DF - Cien Recuerdos para Garcia Lorca, no Espaço Cultural 508 Sul
1998 - Brasília DF - Panorama das Artes Visuais no Distrito Federal, no Palácio do Itamaraty
1998 - Rio de Janeiro RJ - 16º Salão Nacional de Artes Plásticas, na Funarte
1999 - Rio de Janeiro RJ - Mostra Rio Gravura. Gravura Moderna Brasileira: acervo Museu Nacional de Belas Artes, no MNBA
1999 - São Paulo SP - Cotidiano/Arte. O Consumo - Paratodos, no Itaú Cultural
2000 - Niterói RJ - Coleção Sattamini: dos materiais às diferenças internas, no MAC/Niterói
2002 - Brasília DF - Arte Contemporânea Brasília 2002, no Arte Futura e Companhia
2002 - Brasília DF - Fragmentos a Seu Ímã, no Espaço Cultural Contemporâneo Venâncio
2002 - Brasília DF - JK - Uma Aventura Estética, no Conjunto Cultural da Caixa
2002 - Porto Alegre RS - Apropriações/Coleções, no Santander Cultural
2002 - Rio de Janeiro RJ - Artefoto, no CCBB
2002 - São Paulo SP - A Forma e a Imagem Técnica na Arte do Rio de Janeiro: 1950-1975, no Paço das Artes
2002 - São Paulo SP - Visões e Alumbramentos: fotografia contemporânea brasileira da coleção Joaquim Paiva, na Oca
2003 - Brasília DF - Artefoto, no CCBB
2003 - Rio de Janeiro RJ - Tesouros da Caixa: arte moderna brasileira no acervo da Caixa, no Conjunto Cultural da Caixa
2004 - São Paulo SP - Obra em Processo, no MAC/USP
2005 - São Paulo SP - Chapel Art Show, na Escola Maria Imaculada Chapel School
2005 - Santos SP - III Mostra Darcy Penteado de Arte, no Museu do Café
2005 - Hasselt Bélgica - Scents: Locks: Kisses, no Centro de Arte Hasselt
2005 - Jundiaí SP - Pequenas Grandes Obras, na Sala Multimeios
2005 - Jundiaí SP - Pequenas Grandes Obras, no Cultural Blue Life 
2005 - Atibaia SP - Pequenas Grandes Obras, na Pinacoteca Municipal de Atibaia
2005 - São Paulo SP - Caderno de Notas Vlado, 30 anos, na Pinacoteca do Estado
2006 - São Paulo SP - Alma de Artista, no SESC Pompéia
2006 - São Paulo SP - Olha a Bola!, no Shopping Center Ligth
2006 - São Paulo SP - Off Bienal 2, no Museu Brasileiro da Escultura - MuBE
2006 - São Paulo SP - Chapel Art Show, na Escola Maria Imaculada Chapel School
2007 - São Paulo SP - Pequenas Grandes Obras, no Sesc - Santana