Nasce a Milano il 22 marzo 1940. Nel 1957 si trasferisce con la famiglia in provincia di Novara.
Fin da giovane si dedica all'attività sindacale, nel 1964 è funzionario di zona della Confederazione generale italiana del lavoro (CGIL), dopo qualche anno è nominato segretario provinciale della Federazione italiana degli operai tessili e fa parte della segreteria della CGIL di Novara. Nel 1969 è membro della segreteria regionale della CGIL del Piemonte, dal 1975 al 1985 ne è segretario regionale. Nel 1985 è eletto nella segreteria nazionale della medesima organizzazione sindacale, incarico che ricopre fino al 1994.
Assume il ruolo di leader della corrente sindacale di sinistra "Essere sindacato", creata nel 1991.
All'impegno sindacale affianca quello politico. Iscritto dapprima al Partito socialista italiano, aderisce poi al Partito socialista di unità proletaria (PSIUP), con cui confluisce nel Partito comunista italiano (PCI) al momento del suo scioglimento nel 1972. Dopo la "svolta della Bolognina" del novembre 1989 da parte del segretario del PCI Achille Occhetto, Bertinotti è tra coloro che si oppongono allo scioglimento del partito. Entra comunque nel Partito democratico della sinistra (1991), ma nel maggio 1993 lo abbandona, aderendo nel settembre del medesimo anno al Partito della rifondazione comunista (PRC), di cui diventa segretario nazionale nel gennaio 1994.
È eletto nel marzo 1994 alla Camera dei deputati (XII legislatura), dove fa parte della Commissione lavoro. Nel luglio 1994 è eletto parlamentare europeo.
Nel 1996 il PRC stipula il cosiddetto "patto di desistenza" con l'Ulivo, grazie al quale la coalizione di centro-sinistra, guidata da Romano Prodi, vince le elezioni. Nella medesima occasione è rieletto alla Camera dei deputati (XIII legislatura), è componente della Commissione difesa e della Commissione parlamentare per le riforme costituzionali, presieduta da Massimo D'Alema. Il PRC appoggia il Governo Prodi, ma nell'ottobre del 1998 si consuma la rottura tra il partito di Bertinotti e il resto della coalizione di centro-sinistra, che porta alla caduta del Governo. Nel giugno 1999 è eletto di nuovo al Parlamento europeo.
Nel 2001 Bertinotti è rieletto deputato e, nella XIV legislatura, è componente della Commissione attività produttive, commercio e turismo.
Nel 2004 è eletto al Parlamento europeo e si dimette dalla Camera.
Nel maggio del 2004 è eletto presidente del Partito della sinistra europea (SE), incarico che gli viene confermato nell'ottobre del 2005.
Nel 2005 il PRC ed i partiti di centro-sinistra stringono un patto elettorale e di governo. Con le elezioni del 2006, che vedono la vittoria del centro-sinistra, è rieletto deputato e rassegna le dimissioni dal Parlamento di Strasburgo. Il 29 aprile 2006 è eletto Presidente della Camera dei deputati, dimettendosi dalla carica di segretario del PRC, nonché da quella di presidente della SE (ottobre 2007).
A seguito della crisi del Governo Prodi e dello scioglimento anticipato delle Camere (6 febbraio 2008), Bertinotti è scelto, per le elezioni di aprile, come candidato Presidente del Consiglio della coalizione "La Sinistra l'Arcobaleno", che unisce il PRC, il Partito dei comunisti italiani, la Federazione dei verdi e la Sinistra democratica. Essa non supera però la quota di sbarramento e non ottiene pertanto rappresentanti in Parlamento.
Si ritira, come preannunciato nella campagna elettorale, dalla direzione politica, ricoprendo nella XVI legislatura la carica di Presidente della Fondazione della Camera dei deputati. Bertinotti ha al suo attivo un'intensa attività editoriale con riferimento particolare ai temi del lavoro, della democrazia, della pace e della nonviolenza. Nel giugno 2007 fonda la rivista Alternative per il socialismo, un bimestrale di analisi e cultura politica di cui assume la direzione.
Dopo le elezioni del 9 e 10 aprile 2006, con la vittoria elettorale di misura dell'Unione guidata da Romano Prodi, Fausto Bertinotti, segretario del Partito della rifondazione comunista, è eletto Presidente della Camera dei deputati il 29 aprile 2006, al quarto scrutinio, riportando 337 voti su 609 votanti. Nel suo breve intervento Bertinotti si indirizza all'Aula direttamente, «senza la lettura di un testo scritto», al fine di sottolineare «il senso di apertura, di confronto e di dialogo» che egli vorrebbe prevalesse nel Parlamento. Dopo un saluto alle più alte autorità e al suo predecessore Casini, egli indica il compito fondamentale di lavorare per «una forte valorizzazione del ruolo del Parlamento della Repubblica italiana», anche al fine di prevenire «il rischio di un distacco del paese reale dalle istituzioni». Pur riconoscendo il suo essere «un uomo di parte», auspica il ricorso a un linguaggio «della convivenza come valorizzazione delle differenze». Nel ricordare le date simbolo del 25 aprile e del 1° maggio, ripete l'invito di Calamandrei al pellegrinaggio nei luoghi di nascita della Carta costituzionale: «Dovunque è morto un italiano per riscattare la libertà (…) lì è nata la nostra Costituzione».
