Кристально прозрачное, нежнейшей лазури море акварельной кляксой наползает на песок. Верхний срез его — идеальная горизонталь, как поверхность воды в аквариуме. Синее море переходит в желтое небо, линия горизонта тщательно выверена согласно пропорции «золотого сечения».
В одном из углов холста — линейка, символ математического расчета. Ее двукратно отраженная тень падает на воду и песок. Небольшой томик в красноватом переплете рядом с линейкой производит впечатление скорее математического справочника, нежели, скажем, сборника стихов. Слева и справа сцену обрамляют каменистые утесы — прибрежные скалы Кадакеса.
В центре полотна возвышается постамент. Над ним парит обнаженная Гала в образе Леды из греческого мифа. Ее ягодицы не касаются постамента, а ноги — подставок-ступеней. Те, в свою очередь, сами парят в воздухе. К соблазнительно-совершенному телу Леды приник большой лебедь. Он обнимает ее крыльями, но не соприкасается с ней. Его клюв находится возле головы женщины, словно он что-то шепчет ей на ухо. Леда-Гала благосклонно внимает ему. На губах ее играет рассеянная мечтательная улыбка, лицо спокойно. В нем нет страха, оно не искажено страстью.
В этой картине все рассчитано и взвешено — в буквальном смысле. Все детали картины парят в воздухе. Даже море не соприкасается с собственным берегом. Такая левитация — отголосок впечатлившего Дали знания о строении атома, все элементы которого — субатомные частицы — находятся во взаимодействии, не соприкасаясь друг с другом. Отсюда и эпитет «атомная» в названии картины. Художник использовал античный миф о Зевсе, явившемся к спартанской царице Леде в теле лебедя и овладевшем ею.
В результате этого союза из двух снесенных Ледой яиц родились две пары близнецов: Елена, Полидевк, Кастор и Клитемнестра. В нижней части картины можно увидеть пустую скорлупу яйца. Дали отождествлял Гала с Ледой, а себя — с Зевсом, но также он отождествлял себя и свою супругу с близнецами, не способными существовать отдельно друг от друга.
Удивительно, но Дали, который видел смысл своего существования и свое предназначение в том, чтобы эпатировать общество, создал, наверное, самое целомудренное воплощение мифа о Леде. Из всех художников, обращавшихся к этой мифологической сцене, Дали меньше всего внимания уделил плотской стороне соития. В картине нет похоти, нет пикантных или шокирующих деталей, есть лишь бесконечное взаимное любование и единство двух предназначенных друг другу существ.