Skytteligaledaren Mateo Retegui gav Atalanta ledningen från straffpunkten med sitt 22:a ligamål för säsongen. Sedan var det "one way traffic" i Turin - till gästernas fördel.
Andra halvlek var bara 45 sekunder gammal när Marten de Roon dubblade Atalantas försprång i matchen. 0-3 kom i minut 67 efter en rejäl upprullning av Juventus-försvaret som Davide Zappacosta avslutade - och innan matchen var slut hann även Ademola Lookman näta.
Dusan Vlahovic, som precis bytts in för Juventus, halkade och tappade boll på mittplan. Lookman snappade upp bollen, avancerade och sköt den i mål via en hemmaspelare.
Efter målet hördes busvisslingar runt om på arenan.
- I bakgrunden ser vi faktiskt delar av Juventus hemmakurva som står och applåderar åt det 4-0-målet. Och det vi tittar på är en storklubb som befinner sig i kris, sa TV4-kommentatorn Christoffer Svanemar.
- Folk lämnar arenan nu, sa TV4:s expertkommentator Marcelo Fernandez, innan Svanemar tog vid igen:
- Protester mot tränare, protester mot sportslig ledning, tysta protester när laget väl spelar - och 0-4 i det som skulle vara matchen där Juventus eventuellt sköt in sig i en scudettostrid. Det mesta som kan gå emot Juventus gör det.
När slutsignalen ljöd hördes kraftiga burop från hemmapubliken.
- Vi kan inte kalla det någonting annat än ett 90 minuter långt lidande för Juventus, sa Svanemar.
- Juventus får lämna den här ligaomgången med en rejäl förnedring, sa Fernandez.
Senaste gången Juventus släppte in fyra mål på hemmaplan i Serie A var i en 1-4-förlust mot Parma i januari 2011, skriver Football-Italia.
Statistiktjänsten Opta skriver att det är första gången sedan den 22 oktober 1967 som Juventus förlorar en hemmamatch i Serie A med minst fyra måls marginal. Då var det Torino som stod för motståndet i ett derby.
Juventus är fyra i Serie A, där Atalanta gör upp om scudetton med Inter och Napoli.
Isak Hien spelade hela matchen för Atalanta.