Atsushi Watanabe estudió geografía y ciencias de la tierra y planetarias en la Universidad de Tokio. Trabajó en estudios medioambientales en la Universidad de Nagoya de 2004 a 2007 y en el Centro de Investigación Atmosférica Hidrosférica (HyARC) de la Universidad de Nagoya de 2007 a 2008, y como profesor asistente en la escuela de posgrado de ciencias de la información e ingeniería del Instituto Tecnológico de Tokio de 2008 a 2018. Estudió los ciclos de la materia (especialmente del carbono) en los arrecifes de coral, los mares costeros y los ecosistemas costeros de carbono azul, así como el impacto del cambio climático o los factores de estrés locales en estos ecosistemas.

Desde 2018, trabaja como investigador principal del Instituto de Investigación de Políticas Oceánicas de la Fundación Sasakawa para la Paz, dirigiendo las investigaciones sobre economía azul y políticas de carbono azul. Su interés de investigación actual son las políticas para fortalecer la resiliencia de las comunidades costeras a través del uso sostenible de los ecosistemas y recursos costeros y la creación de medios de vida económicamente viables. Es consejero de la Sociedad Internacional de Arrecifes de Coral y representante de la Sociedad Japonesa de Arrecifes de Coral. Es doctor en Ciencias (2004, Univ. de Tokio).

A lo largo de su carrera académica, realizó un intenso y extenso trabajo de campo en Okinawa, Palau, Filipinas, Indonesia y otros lugares. También ha realizado más de 20 cruceros de investigación en Japón, Corea del Sur y Filipinas para llevar a cabo observaciones oceanográficas en el Mar de Japón, el Mar de China Oriental y el Mar de Filipinas.