Атанас Семов е роден през 1970 година в София. Завършва Националната гимназия за древни езици и култури.

Юрист, доктор по европейско право и доктор на юридическите науки, доцент в Юридическия факултет на Софийския университет и ръководител на Международната магистърска програма по право на ЕС.  През 2012 г. става носител на Катедра „Жан Моне“ на ЕС (Jean Monnet Chair) — първият до сега в Софийския университет и втори сред българските юристи след проф. Евгени Танчев.

Автор на 9 книги по Право на ЕС и повече от 50 статии, съставител на 12 научни сборника. Директор е на Института по европейско право, гост-професор в Университета Бордо-ІV „Монтескьо“, Франция; Европейския университетски център в Нанси, Франция; Юридическия факултет на Загребския университет, Хърватска.

Заместник-председател на 41 Народно събрание и член на Комисията по образование, наука и въпросите на децата, младежта и спорта от 2009 до 2010 година.

Заместник-председател на Българската асоциация по международно право и кооптиран член на Изпълкома на Световната асоциация по международно право – Лондон. Правен секретар на Гражданския комитет за защита на АЕЦ Козлодуй. От 2011 г. е Главен редактор на Международния журнал по ядрено право, а от 2012 г. – Вицепрезидент на Световния съвет на ядрените работници и експерти – Париж.