Atwater se encuentra ubicada en las coordenadas 37°20′52″N 120°36′33″O / 37.34778, -120.60917.
Según la Oficina del Censo, la ciudad tiene un área total de 14 km² (5,4 mi²), de la cual 14 km² (5,4 mi²) es tierra y 0 km² (0 mi²) (0.18%) es agua.
Según la Oficina del Censo en 2000 los ingresos medios por hogar en la localidad eran de $37,344, y los ingresos medios por familia eran $39,789.
Los hombres tenían unos ingresos medios de $32,983 frente a los $22,450 para las mujeres.
La renta per cápita para la localidad era de $15,162.