Dopo l'esordio su un palcoscenico a soli sei anni[1], all'età di 19 anni era membro della celebre compagnia teatrale di David Belasco. Continuò a recitare dal 1912 per molti anni sui palcoscenici di Broadway, dove aveva debuttato in The Rose of Panama[2], interpretando sempre ruoli di personaggi ingenui e romantici. Durante la prima guerra mondiale partecipò a spettacoli di intrattenimento per le truppe americane impegnate sul fronte europeo[2].
La Bainter fece il suo esordio nel cinema quando aveva già 41 anni[1], nel 1934, con il film The Sid of Heaven, prodotto dalla MGM e nel quale ebbe come partner Lionel Barrymore. Dopo un intervallo di tre anni, tornò sugli schermi e fu tra i protagonisti della commedia Dolce inganno (1937), un film della RKO.
Divenuta una presenza costante del cinema statunitense, si specializzò in ruoli di caratterista di talento. Nel 1939 vinse l'Oscar alla miglior attrice non protagonista per la sua interpretazione di zia Belle in Figlia del vento (1938) di William Wyler, produzione di notevole impegno economico e artistico con il quale la Warner intendeva contrastare il successo di Via col vento (1939). Nello stesso anno, fu candidata anche come miglior attrice protagonista per il film Bandiere bianche (1938), ma il premio andò a Bette Davis, sua partner proprio in Figlia del vento[2].
Nel 1962, l'attrice si guadagnò un'altra candidatura all'Oscar come miglior attrice non protagonista per quella che fu la sua ultima apparizione sugli schermi, nel film Quelle due (1961), ancora sotto la direzione di William Wyler, concludendo una brillante carriera di caratterista, dedicata prevalentemente a ruoli di amica comprensiva, di madre o zia[2].
Per il suo contributo all'industria cinematografica, a Fay Bainter venne assegnata una stella sulla Hollywood Walk of Fame al 7021 di Hollywood Blvd.[3]
Oscar alla miglior attrice non protagonista 1939
