Il débute modestement à seize ans comme surnuméraire dans les bureaux du comité militaire de la Convention (1792-1795). Il y est remarqué par Paul Barras pour son esprit méthodique et nommé, grâce à son influence, chef du bureau de la correspondance du Directoire en 1796. Le secrétaire général du Directoire, Joseph-Jean Lagarde, le remarque et le prend pour chef de cabinet. Il devient ensuite chef de division et acquiert, au sein du secrétariat général, une influence prépondérante.
Sous le Consulat, Fain est préposé à la division des Archives, rattaché à Hugues-Bernard Maret, futur duc de Bassano, alors secrétaire d'État puis garde général des Archives impériales. Grâce à la protection de celui-ci, il entre en 1806 au cabinet particulier de l'empereur Napoléon Ier avec le titre de secrétaire-archiviste. Attaché à la personne de l'Empereur, il l'accompagne dans toutes ses campagnes et est créé par lui baron de l'Empire en 1809 et nommé maître des requêtes au Conseil d'État en 1811. Secrétaire particulier en 1813, il sert Napoléon jusqu’à l'abdication de Fontainebleau le 6avril 1814. Napoléon appréciait sa totale discrétion et son égalité d'humeur, et récompense largement ses services.
Le baron Fain reprend ses fonctions auprès de l'Empereur le soir même de son retour au Palais des Tuileries le 20mars 1815. Il ne le quitte pas pendant les Cent-Jours et le suit jusqu’à la Bataille de Waterloo. Adjoint au ministre secrétaire d'État du gouvernement provisoire du 6 au 8juillet 1815, il se retire au moment de la Seconde Restauration et vit jusqu'en 1830 dans une retraite absolue, s'occupant à la publication de ses souvenirs personnels sur Napoléon, qui sont considérés comme « d'une très grande fiabilité »[1].
À son avènement, le roi Louis-Philippe Ier, avide de rallier à lui les notabilités de l'épopée impériale, voulut s'attacher le baron Fain. Il l'appelle aux Tuileries avec le titre de « premier secrétaire du cabinet du roi des Français » et le confirme dans le grade de commandeur de la Légion d'honneur qui lui avait été conféré en 1813[2].
À deux reprises, il est appelé à l'intendance générale de la liste civile, à l'occasion de nominations au gouvernement du titulaire habituel de cette fonction, le comte de Montalivet.
On trouve dans tous ses écrits une vive admiration pour Napoléon.
Manuscrit de l'an trois (1794–1795), contenant les premières transactions des puissances de l'Europe avec la république française, et le tableau des derniers événemens du régime conventionnel (1828)
D'azur, à la fasce vairée de sable et d'or, à une plume d'or, barbée d'argent, posée en barre, le bec à dextre brochant sur le tout ; au canton des Barons Officiers de la Maison de l'Empereur brochant.[5]