Se sabe poco de la vida de joven de Fattori, salvo el hecho de que nació en el seno de una familia muy pobre.
Se mudó a Florencia en 1846, entró en contacto con el grupo del Café Michelangelo y se hace discípulo de Giuseppe Bezzuoli. Sus primeras pinturas en este período fueron principalmente escenas históricas influenciadas por Bezzuoli - frecuentemente escenas de la historia del Medioevo o del Renacimiento. Caso único entre los artistas, toda su pintura notable fue realizada después de sus 40 años de edad.
Se integra a las batallas por la unidad de Italia. Su primer trabajo sobre el Resurgimiento, "El campo italiano después de la batalla de Magenta", destaca en este período. A partir del cual el tema militar se vuelve uno de los favoritos de Fattori: batallas, soldados, caballos.
Descrito a menudo como realista, en este período se hace miembro de los Macchiaioli, una corriente de pintores, que fueron los precursores del impresionismo. Fattori es hoy considerado uno de los miembros más notables de este movimiento artístico, mientras en su tiempo era considerado revolucionario o ridículo, según el punto de vista, en vez de un vanguardista.