Après des études à l’Accademia di Arte Drammatica, dans les années 1970 et 1980,
Ennio Fantastichini se consacre au théâtre, jouant sur scène des œuvres de Giorgio Pelloni, Meme' Perlini, Lorenzo Salveti, Ennio Coltorti.
Parallèlement, il participe à de nombreux films et mini-séries tv :
Essere Attore, sous la direction de Corrado Augias, marque ses débuts.
Fantastichini fait ses débuts sur grand écran en 1982, avec
Fuori Dal Giorno de Paolo Bologna. En 1989, il travaille avec Sergio Rubini dans
Le Chef De Gare et avec Gianni Amelio dans
Portes Ouvertes.
Dans ce dernier film, le rôle de Tommaso Scalia lui vaut plusieurs récompenses : Ciak d'Oro 1991, Nastro d'Argento (meilleur second rôle), European Film Awards (découverte de l'année) et prix Felix 1991.
En 1996, avec
Ferie D'Agosto de Paolo Virzì, il obtient une nomination pour le David di Donatello.
En 1998, il tourne
Vite In Sospeso de Marco Turco,
Il Corpo Dell’anima de Salvatore Piscicelli,
Senza Movente de Luciano Odorisio.
Il travaille de nouveau avec Piscicelli en 2002, dans
Alla Fine Della Notte. La même année, il est au générique de
Rosa Funzeca, réalisé par Aurelio Grimaldi.
En 2008 il rejoint le casting de
Saturno Contro. et en 2010 tourne dans
Don Giovanni, Naissance D'Un Opéra.