Окончил военную авиационную школу пилотов.

Служил в составе 35 скоростного бомбардировочного авиаполка.

К началу Советско-финляндской войны полк базировался аэродроме Сиверская, входил в состав 71 скоростной бомбардировочной авиабригады. Имел на вооружении самолеты СБ. принимал участие в бомбардировке военно-промышленных объектов на территории Финляндии, в т.ч. г.Хельсинки.

Указом Президиума ВС СССР от 22 февраля 1940г. лейтенант Фатеев был награжден орденом Красной Звезды.

С августа 1940г. полк базировался в Тарту. Входил в состав 4 смешанной авиадивизии

23 июня 1941г. экипажи полка бомбили район железнодорожного вокзала, завод и железнодорожный мост в Кенигсберге.

24 июня 12 экипажей полка бомбардировали войска противника в районе Кражсай. Группа, выполнив задание, возвратилась без потерь.

26 июня 12 экипажей выполнили налет на аэродром Мальме. Зенитным огнем у одного из самолетов был пробит стабилизатор.

27 июня 21 экипаж полка бомбил танковую колонну в районе Паневеж. Над целью были атакованы парой истребителей Ме-109 (Мессершмитт). Огнем истребителей у одного самолета был поврежден мотор. Зенитным огнем у второго самолета был пробит радиатор.

28 июня 18 экипажей полка бомбили танковую колонну в районе Паневеж. 2 экипажа, вылетевшие на разведку в район Шауляй, с задания не вернулись, причина неизвестна.

29 июня 16 самолетов полка нанесли бомбовый удар по переправам противника не Западной Двине в районе Кройцбурга и Левана. 

3 экипажа бомбили танки в районе Мызы. В 19-35 на высоте 800м. в районе р.Западная Двина. от прямого попадания зенитного снаряда взорвался самолет экипажа: летчик лейтенант Фатеев Алексей Дмитриевич, стрелок-бомбардир старший лейтенант Булыгин Владимир Мархеевич, стрелки-радисты младший лейтенант Куженкин Михаил Константинович и младший сержант Афанасьев (возможно, Афанасьев Флегонт Васильевич)..