O desenvolvimento começou após o fim da produção de The Hunchback of Notre Dame. Ao invés de produzir outro musical, a equipe decidiu criar um filme de ação e aventura inspirado nas obras de Jules Verne. Atlantis adotou o estilo visual distinto do desenhista de quadrinhos Mike Mignola. O filme foi, à época de seu lançamento, a animação da Disney que mais fez uso de imagens geradas por computador; ele permanece um dos únicos filmes do estúdio gravado no formato anamórfico. O línguista Marc Okrand criou uma língua para ser específica para Atlantis, e James Newton Howard compôs a trilha sonora original. O filme foi lançado no período em que o público estava perdendo interesse em filmes animados à mão para aqueles totalmente feitos por computação.

Atlantis: The Lost Empire estreou no El Capitan Theatre, Hollywood, Califórnia, no dia 3 de junho de 2001, entrando em lançamento geral no dia 15. Distribuído pela Walt Disney Pictures, o filme arrecadou apenas US$ 186 milhões de um orçamento de US$ 100 milhões. Devido a arrecadação mais baixa do que o esperado, a Disney cancelou uma série de televisão spin-off e uma atração submarina na Disneyland. Alguns críticos o elogiaram por sair do padrão típico de filmes animados do estúdio, enquanto outros não gostaram da falta de canções e do público alvo não ter sido muito bem definido. Atlantis foi indicado a vários prêmios, incluindo sete Annie Awards. Uma sequência diretamente em vídeo, Atlantis: Milo's Return, foi lançada em 2003. O filme é considerado um cult, em parte devido a influência artística de Mignola.