Qué debemos hacer y qué necesitamos:

1. Desinstalar todo lo relacionado con nvidia
   Si, como era mi caso, tu anterior tarjeta era una nvidia, desinstálala ahora mismo, te ahorrará muchos quebraderos de cabeza más adelante. Para ello, ejecuta:

   /usr/bin/nvidia-installer --uninstall

2. Fuentes del kernel
   Necesitarás las fuentes del kernel para poder compilar el módulo que necesitamos. Si has compilado tu propio kernel esto no es ningún problema, si no, si estas usando un kernel de Debian, puedes obtener los paquetes ya creados de la página de Flavio Stanchina (está en inglés)
3. Opciones del kernel
   Tu kernel debe estar compilado con las siguientes opciones, de lo contrario tendrás problemas bien al compilar, bien al intentar cargar el módulo:
   • CONFIG_MODULES=y
   • CONFIG_MODULE_UNLOAD=y
   • CONFIG_KMOD=y
   • # CONFIG_MODVERSIONS is not set
   • CONFIG_MTRR=y
   • CONFIG_AGP=m
   • CONFIG_AGP_chipset=m
   • CONFIG_DRM=m
   • CONFIG_DRM_RADEON=m
   • # CONFIG_FB is not set
   • # CONFIG_FB_RADEON is not set
   • CONFIG_TMPFS=y
4. Obtener el instalador y generar los paquetes
   Para ello primero debes descargar el instalador de la página de ATI. Teniendo en cuenta si tienes instalado el servidor de X de XFree para i386, de XFree para ia64 o de XOrg, deberás bajarte un instalador u otro. Bájate el archivo .run que es el que te permitirá crear los páquetes para debian.
   Una vez descargado, ejecútalo

   chmod u+x ati-driver-installer-8.16.20-i386.run
   ./ati-driver-installer-8.16.20-i386.run

   Por supuesto, es probable que en tu caso, la versión del archivo cambie, usa el sentido común
   Selecciona la opción generar paquetes para una distribución específica y elige tu versión de Debian, en mi caso Debian/unstable, en el tuyo la que tengas instalada.
   Los paquetes que crea estarán en el directorio /tmp.

5. Instalar los paquetes
   De los cinco paquetes que aparecen en el directorio /tmp, sólo dos son fundamentales y son los que instalaremos

   dpkg -i /tmp/fglrx-driver_8.16.20-1_i386.deb
   dpkg -i /tmp/fglrx-kernel-src_8.16.20-1_i386.deb

6. Compilar el módulo del kernel e instalarlo
   Primero eliminamos cualquier fuente del driver que pudiesemos tener de pruebas anteriores, ejecutando

   rm -rf /usr/src/modules/fglrx*

   Después descomprimimos las fuentes del módulo (sabemos que están ahí porque se han creado al instalar el paquete fglrx-kernel-src_8.16.20-1_i386.deb en el paso anterior).

   cd /usr/src
   tar xjf fglrx.tar.bz2

   Para compilar el módulo hay tantos métodos como formas de compilaar el kernel, yo siempre recomiendo hacerlo The Debian Way, es decir usando el comando make-kpkg. Para ello iremos al directorio con las fuentes del núcleo y crearemos un paquete con el módulo

   cd linux
   make-kpkg --added-modules fglrx modules_image

   Es probable, que, según con que opciones compilases tu kernel, necesites añadir bien –append-to-version “[nombre]“, bien –revision “[revision]” o incluso ambas opciones.
   El paquete generado estará en el directorio /usr/src, lo instalamos como siempre con

   dpkg -i fglrx-[version].deb

   Por último, hemos de cargarlo con

   modprobe fglrx

   Si tienes algún problema ejecuta dmesg y actua en consecuencia, lo más usual es que tengas cargado algún otro módulo de drm. Puedes ver los módulos que tienes cargados con lsmod.

7. Configura las X
   Edita el fichero de configuración /etc/X11/XF86Config-4 (o el fichero de configuración de XOrg [/etc/X11/xorg.conf] si es lo que usas tú) y asegurate que en la seccion Device tienes en la línea Driver la cadena “fglrx”. Por ejemplo

   Section "Device"
   Identifier "ATI_Radeon"
   Driver     "fglrx"

   Reinicia las X y ejecuta

   glxinfo

   Debes obtener algo parecido a

   name of display: :0.0
   display: :0  screen: 0
   direct rendering: Yes
   server glx vendor string: SGI
   server glx version string: 1.2
   server glx extensions:
   GLX_EXT_visual_info, GLX_EXT_visual_rating, GLX_EXT_import_context
   client glx vendor string: ATI
   client glx version string: 1.3
   client glx extensions:
   GLX_EXT_visual_info, GLX_EXT_visual_rating, GLX_EXT_import_context,
   GLX_ARB_get_proc_address, GLX_ARB_multisample, GLX_ATI_pixel_format_float,
   GLX_ATI_render_texture

Referencias. La mayoría de la información necesaria para crear este tutorial viene de diversos foros, y de la página de Flavio Stanchina y de Gentoo ATI Radeon FAQ. Ambas páginas en inglés-]]>