Odoardo Fantacchiotti nacque a Roma l’8 marzo 1811. Entrò nel 1820 all'Accademia fiorentina di belle arti, studiando prima con Stefano Ricci, successivamente con Aristodemo Costoli. Nel 1837 eseguì il busto di Penelope Bourbon di Petrella Tommasi (Cortona, S. Francesco) e nel 1839 espose all'Accademia la Strage degli innocenti. Nel 1840 fu nominato professore presso l’Accademia di belle arti di Firenze e da questa data iniziarono le commissioni pubbliche: per il portico degli Uffizi eseguì le statue del Boccaccio (1837-43) e dell'Accorso (1846-52); per la tribuna di Galileo scolpì il medaglione di Francesco Redi (1840-41) e il busto di Ferdinando II de' Medici (1842). Alla decorazione del portico degli Uffizi è legata anche la statua di Sallustio Bandini (1847-53) che il committente Cosimo Ridolfi donò all'Accademia dei Georgofili. Negli anni Quaranta il Fantacchiotti fu partecipe della cultura purista, alimentata a Firenze dall'insegnamento di Lorenzo Bartolini, che fu la fonte di ispirazione per i ritratti di Laura Orlandini Rucellai 1842-46; e per busti femminili ideali. Nel 1841 ebbe l'incarico per il monumento a Raffaello Morghen, collocato in S. Croce nel 1855. Attorno al 1847 eseguì il monumento funebre di Vincenzo Peruzzi per la cappella di famiglia in S. Croce. Nel 1850 fu scelto dal Municipio di Faenza per eseguire il monumento a Dionigi Strocchi nella cattedrale di quella città. Contemporaneamente eseguiva il monumento alla memoria di Michele Giuntini in S. Giuseppe a Firenze comprendente la statua dell'Angelo della religione, di cui una replica in gesso fu donata dagli eredi Giuntini al cimitero della Misericordia di Pinti a Firenze insieme con un pendant in marmo raffigurante l'Angelo del giudizio. Con il 1858 superò la fase purista e compì le tre opere più importanti della sua carriera, maturando una forma più piena e classica, tesa ad esaltare concetti elevati attraverso la bellezza e la grazia: Eva tentata dal serpente, Musidora, e il monumento funebre di Luisa Teresa Spence (Fiesole, cimitero, cappella Spence). Queste opere ottennero un buon successo di pubblico all'Esposizione italiana di Firenze del 1861, a quella di Londra nel 1862 e a Parigi nel 1867, e gli procurarono la medaglia al merito nel 1861 e la croce al merito del re di Portogallo nel 1867. Dal Governo Provvisorio della Toscana ebbe nel 1860 l'incarico per il monumento a Neri Corsini in S. Croce; contemporaneamente eseguì il monumento a Luigi Cherubini (S. Croce), la Speranza per la tomba di S. R. Routh nel cimitero degli Inglesi a Firenze e la Legge per il monumento a Vincenzo Salvagnoli 1861-73, nel Camposanto di Pisa. Alle esposizioni inviò un Ganimede rapito dall'aquila di Giove 1867, e il gruppo di Amore e Fedeltà 1861. Eugenio principe di Carignano, nel 1868 gli commissionò il busto di Margherita di Savoia. Altri busti risalenti a questo periodo sono il ritratto di Elisabetta Ricasoli 1865, castello di Brolio, di Paolina Mugnaini Lombardi 1869, Firenze, cimitero delle Porte Sante, e dei Coniugi Temple Leader 1869, Fiesole, villa di Maiano. Negli ultimi anni, creò l'Angelo della preghiera, destinato a Cincinnati nell'Ohio, la Susanna al bagno 1868-72, Firenze, Galleria d'arte moderna, la Baccante, l'Amore e Psiche, la Pandora. Fu socio di diverse accademie e membro del consiglio direttivo dell'Accademia di Firenze e della Commissione conservatrice delle belle arti; dal 1865 al 1867 ricoprì la carica di consigliere comunale. Morì a Firenze il 24 giugno 1877 e fu sepolto al cimitero delle Porte Sante. Ciò che è rimasto dei suoi gessi, disegni e carte, dopo la chiusura dello studio nel 1967, è conservato presso l’”Archivio Bottega Fantacchiotti-Gabbrielli Firenze”.

Suo figlio Cesare (1844-1922) fu anch'egli scultore appartenente alla corrente dei "Macchiaioli".