Η Αθηνά Βιτοπούλου σπούδασε αρχιτεκτονική στο Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών του Α.Π.Θ. Έκανε μεταπτυχιακές σπουδές στις θεωρίες και τους μηχανισμούς του αρχιτεκτονικού και αστικού σχεδιασμού στο Παρίσι (DEA Projet architectural et urbain: théories et dispositifs, Ecoles d’Architecture de Paris-Belleville, Paris-La Villette, Paris-Villemin, Versailles και Institut Français d’Urbanisme-Université Paris 8). Εκπόνησε τη διδακτορική της διατριβή στην Ecole des Hautes Etudes en Sciences Sociales στο Παρίσι, στον τομέα της Ιστορίας και των Πολιτισμών. Η διδακτορική της διατριβή με θέμα «Ιδιοκτησιακές και αστικές μεταβολές για την παραγωγή του δημόσιου χώρου και των εγκαταστάσεων κοινωνικού εξοπλισμού στη νεοελληνική πόλη. Οι ιδιοκτησίες του Στρατού και του Πανεπιστημίου και ο σχηματισμός του αστικού χώρου της Θεσσαλονίκης από το 1912 έως σήμερα» βραβεύτηκε στη Γαλλία με το «Grand Prix de Thèse sur la Ville 2011». Έλαβε επίσης μια σειρά από υποτροφίες και διακρίσεις κατά τη διάρκεια των σπουδών της, καθώς και δύο υποτροφίες για μεταδιδακτορική έρευνα (Α.Π.Θ. και Ίδρυμα Παιδείας και Ευρωπαϊκού Πολιτισμού).
Από την κτήση του πτυχίου της δραστηριοποιείται στους τομείς του αστικού και πολεοδομικού σχεδιασμού, ενώ έχει συμμετάσχει ως μέλος ομάδας έργου σε μελέτες και αρχιτεκτονικούς διαγωνισμούς αστικού και πολεοδομικού σχεδιασμού. Από το 2018 είναι μέτοχος της ΓΕΩΧΩΡΟΣ Α.Ε. Διαθέτει πλούσιο ερευνητικό και συγγραφικό έργο σε θέματα που σχετίζονται με τη θεωρία και την πρακτική του βιώσιμου αστικού και πολεοδομικού σχεδιασμού, την αστική βιωσιμότητα και ανθεκτικότητα, τον περιβαλλοντικό σχεδιασμό, τη βιώσιμη αστική κινητικότητα, τις αστικές πολιτικές, τις πολιτικές γης, τους μηχανισμούς και τις διαδικασίες διαμόρφωσης του αστικού χώρου, την ιστορία των πόλεων και του πολεοδομικού σχεδιασμού, το θεσμικό πλαίσιο του χωρικού σχεδιασμού, την προστασία και ανάδειξη της αστικής πολιτιστικής κληρονομιάς. Έχει συμμετάσχει σε εθνικά και ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράμματα και έχει παρουσιάσει τα αποτελέσματα της έρευνάς της σε συνέδρια στην Ελλάδα και στο εξωτερικό. Επιστημονικές της εργασίες έχουν δημοσιευθεί σε περιοδικά, πρακτικά συνεδρίων και συλλογικούς τόμους. Έχει υπάρξει επίσης μέλος της οργανωτικής και επιστημονικής επιτροπής συνεδρίων, συμποσίων, ημερίδων και εργαστηρίων σχεδιασμού και έχει συμμετάσχει στην οργάνωση, την τεκμηρίωση και τον σχεδιασμό αρχιτεκτονικών εκθέσεων. Από το 2012 έως το 2015 αποτέλεσε μέλος του ιδρυτικού πυρήνα της ερευνητικής ομάδας πρωτοβουλίας «Πόλη + Κρίση» (Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Α.Π.Θ.). Από το 2018 αποτελεί μέλος του ιδρυτικού πυρήνα της διατμηματικής ερευνητικής ομάδας «City_ Space_ Flux» (Τμήματα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών και Μηχανικών Χωροταξίας και Ανάπτυξης Α.Π.Θ.), ενώ από το 2021 συμμετέχει επίσης στην «Ερευνητική Μονάδα για τις Πόλεις του Ευρωπαϊκού Νότου» του Τομέα Πολεoδομίας, Χωροταξίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης του Τμήματος Αρχιτεκτόνων Μηχανικών ΑΠΘ.
Έχει συνεχή και πλούσια διδακτική δραστηριότητα από το 2002, με συμβάσεις ιδιωτικού δικαίου ορισμένου χρόνου στις βαθμίδες λέκτορα και επίκουρου, σε διαφορετικά αντικείμενα και πανεπιστημιακά τμήματα (Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών και Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας και Ανάπτυξης Α.Π.Θ., Τμήμα Αρχιτεκτόνων Πανεπιστημίου Κύπρου, Σχολή Ανθρωπιστικών Σπουδών και Σχολή Θετικών Επιστημών & Τεχνολογίας Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου, Τμήμα Γεωπληροφορικής και Τοπογραφίας Σχολής Τεχνολόγων Εφαρμογών Τ.Ε.Ι. Σερρών), καλύπτοντας σημαντικό φάσμα των ζητημάτων σχεδιασμού του χώρου. Αναλυτικότερα έχει διδάξει σε προπτυχιακό και μεταπτυχιακό επίπεδο αστική ανάλυση, αστικό και πολεοδομικό σχεδιασμό με έμφαση στις επεμβάσεις αστικής αναζωογόνησης και αναβάθμισης υποβαθμισμένων ή/και παραδοσιακών αστικών περιοχών και στις περιβαλλοντικές συνιστώσες, περιβαλλοντικό σχεδιασμό πόλεων και ανοικτών χώρων, περιβαλλοντικό πολεοδομικό και συγκοινωνιακό σχεδιασμό, σχεδιασμό τοπίου αστικών υπαίθριων χώρων, ιστορία της πόλης, ιστορία και θεωρία του αστικού και πολεοδομικού σχεδιασμού, ιστορία τέχνης, αρχιτεκτονικής και πολεοδομίας, θεσμικό πλαίσιο πολεοδομικού σχεδιασμού, εισαγωγή στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. Έχει επίσης επιβλέψει σημαντικό αριθμό διπλωματικών και ερευνητικών εργασιών σε προπτυχιακά και μεταπτυχιακά προγράμματα σπουδών. Από το 2018 είναι επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών του ΑΠΘ.