D’après le CNRTL :

PRONONC. ET ORTH. − 1. Forme phon. : [ato:m]. Le phonème o est fermé et long ,,dans la plupart des mots où il est suivi d’un seul m (…), qu’on l’écrive ou non avec un accent circonflexe(Grammont Prononc. 1958, p. 18). Buben 1935, p. 41, indique que ces mots ,,prennent souvent un o bref, sous l'influence des mots en -omme. Fouché Prononc. 1959, p. 79, indique que le [o] s’ouvre lorsqu’il devient inaccentué dans les dérivés : atomique, atomisme, etc. Enq. : /atom, D/. 2. Forme graph. − Fér. Crit. t. 1 1787 écrit atôme.

D’après le TLFi:

Forme phon. : [ato:m]. Le phonème o est fermé et long ,,dans la plupart des mots où il est suivi d’un seul m (…), qu’on l’écrive ou non avec un accent circonflexe“ (Grammont Prononc. 1958, p. 18).

Cela dit, la prononciation [atɔm] est courante, et même l’usage dans le sud de la France.