Первое упоминание села Фатеевка датировано 1672 годом. Населённый пункт также известен как Фотеевка или Хотеевка. В 1694 году часовня Рождества Христова была заменена храмом, однако он не сохранился[3].
6 октября 1941 года истребительный батальон Дмитриевского района взорвал мост в районе села Фатеевка для задержки немецких танков[12][13]. Во время оккупации села нацистами у жителей было отнято 50 коров и 100 овец[14]. Село было освобождено 26 февраля 1943 года[15][16].
В 1943 году в селе Фатеевка в братской могиле были захоронены погибшие советские солдаты. В 1952 году в могиле перезахоронили останки погибших из посёлков Томилинский, Луговой, сел Белитино, Жиденовка, Дворики и Ясная Поляна. В 1968 году над братской могилой была установлена скульптура В. Г. Матвеева «Воин с обнажённой головой», высотой 2,4 метра. Всего в могиле захоронено 52 идентифицированных красноармейца. В советской время над могилой шефствовала Фатеевская восьмилетняя школа[17].
В селе функционирует общеобразовательная школа[19]. В период 2001—2010 гг. была проведена реконструкция детского сада под школу[20]. В 2019 году в селе запланировано построить фельдшерский-акушерский пункт[21].
Центральный статистический комитет Министерства внутренних дел. Волости и важнейшие селения Европейской России. Выпуск 1. Губернии центральной земледельческой области. — Центральный статистический комитет Министерства внутренних дел. Санкт-Петербург, 1880. — 413 с.