Отец Федерико Дзандоменеги, Пьетро Дзандоменеги, и дед, Луиджи Дзандоменеги, — известные скульпторы. В 1856—1859 гг. Дзандоменеги учился в Академии художеств Венеции, потом продолжил обучение в Павии. Принимал участие в национальном движении за независимость Италии, участвовал в «походе Тысячи» под руководством Гарибальди. В 1862—1866 гг. жил во Флоренции, где входил в круг художников школы маккьяйоли. Был дружен с Джованни Фаттори, Сильвестро Лега, Телемако Синьорини, Адриано Чечони, Одоардо Боррани, Рафаэлло Сернези, Джованни Больдини. В 1866 году Дзандоменеги возвратился в Венецию, но часто выезжал во Флоренцию и принимал участие в выставках группы маккьяйоли до конца 1870-х годов, разделяя их эстетические взгляды.