Az istenek parancsára feleségül vette a Zeusz alkotta felhőistennőt, Nephelét, és az Phrixoszt és Hellét szülte neki. Később szerelmes lett Inóba, Kadmosz leányába, elűzte Nephelét és feleségül vette. Inó ármánykodásai miatt már azon volt, hogy feláldozza fiát, Phrixoszt az isteneknek, de Nephelé egy aranyszőrű kos hátán mindkét gyermekét megmenekítette előle. Később Zeusz Inóra bízta fia, Dionüszosz nevelését. Ekkor Héra féltékenységből őrületet bocsátott Athamaszra és feleségére. A király a téboly hatása alatt Learkhoszt szarvasnak nézte s lenyilazta, Melikertészt Inó forró vízbe dobta, majd egy parti szirtről a mélybe vetette magát vele.
Athamaszt ezután népe elűzte, s ő hosszas bolyongásra indult. Egy jósda azt a tanácsot adta neki, hogy ott telepedjen le, ahol vadak látják vendégül. Thesszáliában egy helyütt farkasokat riasztott el egy megölt bárány mellől, s megette a maradékot. Ekkor eszébe jutott a jóslat, a helyen várost alapított, és harmadszor is megnősült, de ez a házassága is balul végződött (lásd: Themisztó). A történetet Ovidius „Átváltozások" című munkája is feldolgozza, szerinte Héra azért űzi tébolyba Athamaszt a reá uszított erinnüsz, Tisziphoné útján, hogy rajta keresztül Inón álljon bosszút, aki Zeusz gyermekét, Dionüszoszt dajkaságba fogadta.