阿塔海才略过人，初袭父爵为千户长。蒙哥汗时，随都元帅兀良合台征云南，身先士卒，卓有战功。后事忽必烈(世祖)於潜邸。元初参加对宋战争，至元九年(1272)，奉命督诸军攻襄阳，次年破城，以功授镇国上将军、淮西行枢密院副使。筑正阳东西二城，却宋将夏贵来犯之军。继官拜行中书省
右丞。
十二年(1275)，会丞相
伯颜军，连破池州、镇江，败宋将李庭芝军及张世杰、孙虎臣水师，破常州，下平江、嘉兴。次年，会师临安，迫宋降。十四年(1277)，任江淮行省平章政事。次年，任行省左丞相。十八年(1281)，督军侵日本。二十年(1283)，任征东行省丞相，再征日本，均丧师而还。次年，遣军助镇南王脱欢征占城，亦无功。二十四年(1287)，扈从世祖征叛王乃颜。追封顺昌郡王。
阿塔海，逊都思人。祖塔海拔都儿，骁勇善战，尝从太祖同饮黑河水，以功为千户。父卜花袭职，卒。阿塔海魁伟有大度，才略过人。既袭千户，从大帅兀良合歹征云南，身先行阵。师还，事世祖于潜邸。
至元九年，命驰驿督诸军攻襄阳。襄阳下，第功授镇国上将军、淮西行枢密院副使。筑正阳东西城。五月霖雨，宋将夏贵乘淮水溢，来争正阳。阿塔海率众御之，贵走，追至安丰城下而还。拜中书右丞、行枢密院事。渡江，与丞相伯颜军合。克池州。十二年，师次建康。宋镇江摄守石祖忠遣使乞降。扬州守将李庭芝闻之，遣兵突围出击。阿塔海率师救之，宋兵望风退走。时真、泰诸城尚为宋守，镇江地扼襟喉，城壁不固，阿塔海乃立木栅，以保障居民。又分兵屯瓜洲，以绝扬州之援。宋将张世杰、孙虎臣帅舟师陈于江中焦山下，其势甚张，阿塔海与平章阿术登南岸督诸军大破之。宋殿帅张彦与平江都统刘师勇袭吕城，遣万户怀都击之，斩彦。十月，并行枢密院于行中书省，仍以阿塔海为右丞。克常州，降平江、嘉兴。十三年正月，会兵临安，宋降，以其幼主、母后入觐。诏复趋瓜洲，与阿术议淮南事宜，淮南平。详见伯颜、阿术传。
十四年，授荣禄大夫、平章政事、行中书省事。十五年二月，召赴阙，拜光禄大夫、行中书省左丞相，移治临安。二十年，迁征东行省丞相，征日本。遇风，舟坏，丧师十七、八。二十二年，行同知沿江枢密院事。二十三年，行江西中书省事，入朝。二十四年，扈从征乃颜。师还，奉朝请居京师。二十六年十二月卒，年五十六，赠推忠翊运宣力功臣、
开府仪同三司、太师、上柱国，追封顺昌郡王，谥武敏。