Atilano fait ses débuts dans les majeures avec Washington le . Il n'accorde qu'un point aux Dodgers de Los Angeles en six manches lancées, pour savourer sa première victoire en carrière. Il remporte d'ailleurs ses trois premières décisions, et n'encaisse une première défaite qu'à son sixième départ dans les majeures, le 20 mai[1].
Sa saison recrue prend fin en juillet en raison d'une blessure à l'épaule[2]. Sa fiche est de six victoires et sept défaites en 16 départs pour les Nationals en 2010, avec une moyenne de points mérités de 5,15.