Den 26-årige har gjort 54 konkurrenskraftiga framträdanden för Cherry och Whites sedan anländer 2014.
En före detta Sale Sharks, Wasps och Bedford Blues spelare, Atkinson har startat totalt 21 Premiership matcher.
"Det har varit bra att få spel-tid den här säsongen. Jag är glad att få denna körning av spel och verkligen driva på, "sa han Gloucester klubb hemsida.
Chefen för rugby David Humphreys tillade: "Mark är någon som har varit en enastående artist varje gång han tar till fältet."
Gloucester Center Mark Atkinson har ingått ett nytt "långsiktigt" kontrakt med Premiership Club.