Acabada la guerra, es va veure forçat a ocupar places subalternes de pianista, en teatres i orquestres de poca muntanya, per poder atendre la seva família fins que va obtenir una beca per ampliar estudis a Alemanya. Allí va travar coneixement amb el mestre 
Carl Schuricht, qui el va animar a prosseguir en la seva carrera. Per oposició va obtenir una càtedra al Conservatori de Kassel, però la segona guerra mundial el va obligar a tornar a Espanya. Al seu país no li va tenir més alternativa que la de començar de nou, encara que amb un ric cabal artístic, grans coneixements de la tècnica musical, molta il·lusió i un nom ja prestigiós als cercles musicals d'Alemanya. A Espanya va optar a la plaça de piano, celesta i timbres de l'Orquestra Nacional, plaça que va obtenir amb un èxit rotund. Després va debutar com a director a l'Orquestra de Ràdio Nacional d'Espanya. El triomf obtingut davant la crítica i el públic, el van consolidar al lloc de director d'aquella orquestra, amb què va dur a terme multitud de concerts. Era un jove conductor que s'obria pas de mode segur i magistral. El 1949 va fundar l'orquestra de Cambra de Madrid. Al capdavant va obtenir molts èxits, i com a conseqüència dels mateixos li van oferir un concert de prova, per a la direcció de l'Orquestra Nacional. El seu indiscutible talent i el domini del conjunt el van situar com a definitiu titular d'aquesta gran agrupació. Amb ella va recórrer Espanya i va oferir inoblidables festivals i concerts  setmanals al madrileny Palau de la Música.

Al mateix temps que el seu nom cobrava fama a l'àmbit nacional, les seves sortides a l'estranger li van conquerir una aurèola internacional. Ja en 1948, convidat i patrocinat pel pianista Josep Iturbi, a l'auditori londinenc Harringay Arena va dirigir a l'orquestra Simfònica de Londres, amb Iturbi de solista, al Concert número 2 de Txaikovski. Més tard quan, en morir el mestre Charles Münch, qui havia de dirigir un concert de l'Orquestra Nacional Francesa a Bordeus, Argenta va rebre l'oferiment de portar la direcció d'aquell concert, si bé amb la condició que el programa seria invariable. Una de les obres que havia de dirigir no l'havia ni tan sols llegit, però amb un únic assaig li va ser suficient, i els mateixos professors que va dirigir es van sumar a les grans ovacions que li tributés el públic en concloure el concert. 

De triomf en triomf va recórrer Europa i es va constituir a l'ànima dels festivals musicals espanyols que van traçar un camí lluminós per tots els racons de la Península. El triomf en plena joventut d'Argenta va ser sorprenent. Els crítics més exigents van reconèixer el seu talent extraordinari. Va rebre infinitat de creus i distincions i va ser nomenat membre de la real Acadèmia de Belles Arts de San Fernando. 

Argenta va morir el 1958, amb només 44 anys, a casa seva, a la localitat de Los Molinos, Madrid. Allà s'havia citat secretament amb la seva alumna de piano, una francesa de 23 anys anomenada Sylvie Mercier, per passar-hi la nit. Com que havia nevat, va encendre la xemeneia i mentre es caldejava la casa la parella va baixar al garatge i va esperar dins del cotxe amb el motor encès. Entre els gasos de combustió de la gasolina de l'Austin A-90 SIX hi havia monòxid de carboni, un gas verinós, incolor i vàter que va produir la mort a Ataulfo ​​Argenta.

Ataulfo ​​Argenta havia patit una tuberculosi recent i l'autòpsia va revelar que la mort es va produir per intoxicació per monòxid de carboni. Sylvie Mercier va sobreviure després de perdre el coneixement. Va quedar traumatitzada i va abandonar la música. Va ser l'hereva a França del grup llicorer Cointreau.

El 31 de gener, deu dies després de la seva mort, l'Orquestra es va presentar per primer cop al públic sense el director. Els músics, drets, van interpretar el corall de la Cantata 140, de Johann Sebastian Bach, escoltada pel públic també dempeus i en silenci.

Va ser enterrat al Cementiri de l'Almudena, a Madrid. La seva vídua, Juana Pallarés, mai no va obtenir la pensió que corresponia a la posició d'Argenta al capdavant de l'Orquestra Nacional.