Nacque a Livorno nel 1825. Studia con G. Baldini a Livorno e poi con G. Bezzuoli a Fireze (1846-48). Nel 1850 comincia a frequentare il Caffé Michelangelo, dove si ritrovano i Macchiaioli, di cui diviene in seguito il maggior rappresentante. Ma non aderisce subito alle nuove esperienze e fino al 1859 dipinge in maniera tradizionale, seguendo il gusto romantico. Determinante per il suo orientamento artistico è l'incontro con N. Costa, per consiglio e incoraggiamento del quale Fattori presenta al concorso per la celebrazione della guerra del 1859 il "Campo italiano dopo la battaglia di Magenta" (1862), il primo quadro italiano di storia contemporanea. Morì a Firenze nel 1908.