ดร.อทิตยา สำเร็จการศึกษาระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา 5 จากโรงเรียนอัญสัมชัญคอนแวนต์ และได้สอบเทียบเข้าศึกษาต่อที่ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี ในปี พ.ศ. 2537 โดยเริ่มรู้สึกชอบการทำวิจัยเมื่อได้มีโอกาสทำโครงงานวิจัยระดับปริญญาตรี เมื่อศึกษาในปีสุดท้ายภายใต้การดูแลของ ศาสตราจารย์ ดร.ยุวดี เชี่ยววัฒนา จากคำแนะนำของอาจารย์และการที่ได้เห็นอาจารย์เป็นตัวอย่างที่ดีทำให้ ดร.อทิตยา อยากศึกษาต่อในระดับสูง จึงตัดสินใจเข้าศึกษาต่อในสาขาวิชาเคมีวิเคราะห์และอนินทรีย์ประยุกต์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ด้วยทุนการศึกษาจากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ผ่านโครงการเสริมสร้างขีดความสามารถของสถาบันฯ ทำวิทยานิพนธ์ในหัวข้อ Direct Electrothermal Atomic Absorption Spectrometric Determination of Cadmium in Solid Samples by Slurry Introduction โดยมี ศ.ดร. ยุวดี เชี่ยววัฒนา เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา มีผลงานตีพิมพ์ระดับนานาชาติ 1 เรื่อง

สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทในปี พ.ศ. 2539 และได้รับรางวัลผลการศึกษายอดเยี่ยมชั้นวิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต (สาขาเคมีวิเคราะห์และอนินทรีย์ประยุกต์) จากมูลนิธิ ศาสตราจารย์ ดร.แถบ นีละนิธิ จากนั้นได้บรรจุเป็นอาจารย์ ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในระหว่างรอไปศึกษาต่อ ได้ทำงานวิจัยอย่างต่อเนื่อง โดยได้รับทุนวิจัย จากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และทำงานวิจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องในฐานะผู้ร่วมวิจัย มีผลงานตีพิมพ์ระดับนานาชาติ 2 เรื่อง

ได้ลาราชการไปศึกษาต่อระดับปริญญาเอก ในปี พ.ศ. 2540 ได้ด้วยทุนการศึกษาจากทบวงมหาวิทยาลัย (สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา กระทรวงศึกษาธิการในปัจจุบัน) ตามความต้องการของภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี พ.ศ. 2545 จาก University of Massachusetts, Amherst มลรัฐ Massachusetts ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมี Professor Ramon M. Barnes เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ทำวิทยานิพนธ์ในหัวข้อ Flow Field-Flow Fractionation-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry มีผลงานตีพิมพ์ทั้งหมด 8 เรื่อง โดยหนึ่งในนั้นเป็นบทความในหนังสือ Advances in Atomic Spectroscopy และได้กลับมาปฏิบัติงานที่ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2545

ดร. อทิตยาได้มีโอกาสจัดงานประชุมวิชาการระดับนานาชาติ “Asia-Pacific Winter Conference on Plasma Spectrochemistry” ร่วมกับอดีตอาจารย์ที่ปรึกษา Professor Ramon M. Barnes ถึง 2 ครั้ง ในปี พ.ศ. 2548 และ 2549 ซึ่งทำให้มีโอกาสได้พบกับนักวิจัยระดับแนวหน้า ด้าน Analytical Atomic Spectrometry และได้รับเชิญให้เข้าร่วม JAAS International Advisory Board จาก Journal of Analytical Spectrometry (Royal Society of Chemistry) และได้รับคัดเลือกจาก JAAS ให้ เสนอผลงานวิจัยในYoung Analytical Scientists Special Issue ในปี พ.ศ. 2549