Conseguì il dottorato in [[Fisica]] nel [[1929]] presso l'Università di Firenze e nel 1933 [[Giorgio Abetti]] lo assunse come assistente all'[[Osservatorio astrofisico di Arcetri|Osservatorio di Arcetri]]<ref>{{fr}} Giorgio Abetti, Attilio Colacevich, Annales d'Astrophysique, vol. 16, n. 5, pag. 291, settembre ottobre 1953</ref>. Nel 1934 ottenne una borsa di studio dalla [[Fondazione Rockefeller|''Rockefeller Foundation'']] presso il Warner[[Osservatorio and SwaseyLick|Lick Observatory]] dieseguendo ricerche sulle [[ClevelandBinaria spettroscopica|binarie spettroscopiche]]<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Attilio Colacevich|anno=1935|titolo=The variable radial velocity of Δ Scuti|rivista=Lick Observatory bulletin|volume=|numero=478|pp=171-174}}]</ref>. Nel giugno 1948 fu nominato direttore dell'allora Osservatorio astronomico Collurania a [[Teramo]], oggi divenuto [[Osservatorio astronomico d'Abruzzo]] e, pochi mesi dopo, direttore dell'[[Osservatorio astronomico di Capodimonte]] a Napoli <ref>Guglielmo Righini, Attilio Colacevich (1906-1953), Osservazioni e memorie dell'Osservatorio astrofisico di Arcetri, vol. 69, pag.143-151, novembre 1954</ref>. Nel 1949 ritornò in [[Stati Uniti d'America|America]], prima al Warner and Swasey Observatory di [[Cleveland]] facendo osservazioni con Jason Nassau al telescopio Burrell-Schmidt di 61 cm di apertura per gli studi sulla classificazione spettroscopica delle stelle rosse, poi fu a Chicago all'[[Osservatorio Yerkes|Osservatorio di Yerkes]] e infine soggiornò per un mese in Texas al [[Osservatorio McDonald|McDonald Observatory]]. Qui collaborò con [[Otto Struve]] che lo definì ''uno dei più attivi astronomi europei''. Osservò con il telescopio ''Otto-struve'' di 2.1 m, il secondo telescopio più grande esistente dopo il telescopio Hooker di [[Osservatorio di Monte Wilson|Monte Wilson]], e insieme a [[Gerard Peter Kuiper|Gerard Kuiper]] e William P. Bidelman ottenne gli spettrogrammi del sistema a eclisse con atmosfera estesa [[Omicron2 Cygni|32 Cygni]]<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Attilio Colavecich|anno=1952|titolo=Risultati preliminari sul sistema di 32 Cygni|rivista=Memorie della Società Astronomia Italiana|volume=35|numero=|autore2=Mario Girolamo Fracastroro|pagine=55-64}}</ref>. Durante l'[[Eclissi solare|eclisse di Sole]] del 25 febbraio [[1952]], osservata in [[Sudan]], ottenne per la prima volta lo spettro diurno del cielo<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Tito Nicolini|anno=1953|titolo=Attilio Colacevich|rivista=Rendiconto dell'Accademia delle scienze fisiche e matematiche|volume=XX|numero=|pp=262-266}}</ref>.
È stato membro dell'[[Accademia dei Lincei]], dell'[[Unione Astronomica Internazionale|International Astronomical Union]] e dell'[[Società Nazionale di Scienze, Lettere e Arti di Napoli|Accademia delle Scienze di Napoli]].
