Fain stammte aus einer Handwerkerfamilie. Sein Vater Jean-François war Dachdecker, seine Mutter Marguerite-Agathe Näherin.
Mit 16 Jahren bekam Fain 1794 eine Anstellung in der Verwaltung des Nationalkonvents. Im Rang eines „Sekretärs“ betreute er dort den Militärausschuss. Mit Unterstützung des Politikers Paul de Barras wurde Fain 1796 die Leitung des Bureau de la Correspondeance übertragen. Durch seine Arbeit machte er u. a. die Bekanntschaft des Juristen Joseph-Jean Lagarde (1755–1839), der ihm ein weiterer Mentor wurde.
Während des Konsulats arbeitete Fain eng mit dem Politiker Hugues-Bernard Maret zusammen, der ihn dann auch Napoleon vorstellte. Der französische Kaiser förderte Fains Karriere: Staatssekretär (1804), Archivsekretär in das geheime Kabinett des Kaisers (1806), Requetenmeister im Conseil d’État (1807) und Nobilitierung (1809).
Anfang 1813 ernannte Kaiser Napoleon Fain zu seinem Geheimsekretär. Als solcher begleitete Fain seinen Kaiser bei allen seinen Kriegen und führte u. a. darüber ein Tagebuch. Nach der Schlacht bei Paris kam Fain zusammen mit Napoleon ins Schloss Fontainebleau, wo er die Abdikationsakte entwarf. Diesen Vertrag von Fontainebleau unterschrieb der Kaiser am 12. April 1814.
Während der Restauration verlor Fain als Parteigänger Napoleons seine Ämter. Als aber Napoleon die Insel Elba verließ und dessen Herrschaft der Hundert Tage begann, wurde er sofort wieder in allen Ehren zurück auf seinen Posten geholt. In dieser Zeit heiratete Fain in Paris Adelaïde Louise Lelorgne und hatte mit ihr zwei Töchter und drei Söhne.