Nach dem frühen Tod des Vaters zieht die Mutter nach London, wo Fautrier bereits als 14-Jähriger an der Royal Academy und später an der Slade School of Art studiert. Anfang 1917 kehrt er nach Frankreich zurück, um dort seinen Kriegsdienst abzuleisten. An der Front erleidet er 1918 eine schwere Giftgasverletzung mit lebenslangen Folgen. Während eines Erholungsaufenthaltes in Tirol 1920-21 beginnt Fautrier wieder zu malen. Es entstehen expressive Figurenbilder, Porträts und Stillleben, die im Pinselduktus und der fast karikaturartigen Auffassung an Chaim Soutine erinnern. Parallel dazu schafft er 1925-26 ungewöhnliche experimentelle Kompositionen, in denen das Motiv inmitten rasch hingeschriebener Farbgesten und monochromer Farbigkeit kaum noch erkennbar ist. Nach anfänglichen Verkaufserfolgen - bereits 1923 stellt er seine Bilder in Paris aus und seit 1925 ist er unter Vertrag bei der renommierten Pariser Galerie Guillaume - zieht sich Fautrier in den dreißiger Jahren immer mehr von der Malerei zurück. 1934 verlässt er Paris endgültig, wird zunächst Skilehrer in Tignes, später erfolgreicher Geschäftsführer eines Hotels in Val d'Isère. Mit Beginn des Zweiten Weltkrieges verlässt Fautrier die Alpen und kehrt über Marseille und Aix-en-Provence 1940 nach Paris zurück. Dort richtet er sich ein Atelier ein, das zum Treffpunkt seiner in der Résistance tätigen Freunde wird. Nach einer kurzfristigen Festnahme findet Fautrier Unterschlupf im Sanatorium des Dr. Lesavoureux, wo bis 1945 die Serie der "Otages" (Geisel-Bilder) entsteht, die Fautriers späteren Ruhm begründen. 1949-54 ist seine malerische Tätigkeit wieder durch die drückende Finanzlage unterbrochen. Der Schriftsteller André Malraux, später französischer Kultusminister, überträgt ihm als Herausgeber beim Verlag Gallimard die grafische Betreuung von Kunstbänden. Daneben entwickelt Fautrier zusammen mit seiner Frau Jeanine Aeply für die Verbreitung seiner eigenen Arbeiten die "Originaux Multiples", eine Mischung aus Druckgrafik und Malerei. Ab 1954 malt der Künstler wieder mit Ölfarben und verzichtet auf die zuvor entwickelten haptischen Oberflächen. Seine Bilder werden nun weltweit ausgestellt: 1959 auf der documenta 2 in Kassel, 1960 erhält er den Großen Preis der Biennale in Venedig. Eine kurz vor seinem Tode eröffnete Retrospektive, die das Musée d'Art Moderne de la Ville in Paris ihm 1964 widmet, kann Fautrier, schwer erkrankt, nicht mehr erleben. Er stirbt am 21. Juli 1964 in Châtenay-Malabry.