Il fut, en 1790, membre de la municipalité de sa ville natale, et, quelque temps après, président du directoire du district. Il était accusateur public près le tribunal civil de la Drôme depuis le , quand il fut élu () par ce département, membre de la Convention, le et dernier de la liste, avec 282 voix sur 448 votants. Il siégea parmi les modérés, déclara, dans le procès du roi, qu'il « votait, comme législateur, pour la détention», se lia avec les Girondins, et protesta contre la journée du 31 mai 1793. Exclu de l'Assemblée et décrété d'arrestation, il revint siéger à la Convention en vertu du décret du 18 frimaire an III. Appelé, le 22 vendémiaire an IV, par le département de la Drôme, avec 193 voix sur 227 votants, à faire partie du Conseil des Cinq-Cents, il s'opposa, la même année, à ce que les auteurs de la conspiration dite « de vendémiaire » fussent jugés par la commission militaire, et proposa de les traduire devant les tribunaux ordinaires. Il demanda ensuite la restitution des droits civiques aux parents des émigrés. L'esprit de réaction dont ces motions étaient empreintes fit incarcérer Fayolle après la journée du 18 fructidor an V ; mais ses amis parvinrent à le faire effacer de la liste des proscrits. Le 12 prairial an VIII, le gouvernement consulaire le nomma juge au tribunal d'appel de Grenoble ; ces fonctions se transformèrent, le , en celles, analogues, de conseiller à la cour impériale. Fayolle reçut, le 25 prairial an XII, la croix de la Légion d'honneur. Rallié à la Restauration, il fut maintenu sur son siège de magistrat le .