Entré dans la Marine en 1882, Louis Ernest Fatou est aspirant le au port de Lorient. Au , il sert sur le croiseur , division navale du Levant, sous les ordres du commandant Frédéric Turquet de Beauregard. Enseigne de vaisseau le , il devient lieutenant de vaisseau le , puis officier breveté torpilleur et officier breveté de l'École supérieure de la Marine (promotion 1899). Au , en résidence à Paris, il est l'aide de camp du vice-amiral chef d'état-major général de la Marine. Au , il commande l'aviso de "Élan" à l'École des pilotes à Cherbourg. Capitaine de frégate le , il est affecté à l'état-major du maritime à Toulon, puis il passe second sur le , dans l'escadre d'Extrême-Orient. En 1908, il est chef d'état-major adjoint auprès du vice-amiral Germinet en Méditerranée. Au , il se trouve au port de Toulon. Par décret le , il crée le service de l'Aviation maritime, future Aéronavale. En 1913, il commande une escadrille de torpilleurs en station de Cherbourg, puis le premier transporteur d'hydravions français "Foudre". Il est promu capitaine de vaisseau le . Commandant le cuirassé en Méditerranée de à , il prend part au bombardement des plages de Koum-Kaleh. Contre-amiral le , il est commandant supérieur des flottilles de patrouille anti-sous-marine. Il assure l'escorte de nombreux convois de ravitaillement de l'Armée d'Orient, avec efficacité. Promu vice-amiral en , il devient préfet maritime à Brest en 1922, puis chef d'Etat-major de la Marine en 1928. Il quitte le service actif en et entre au conseil d'administration des Forges et Chantiers de la Méditerranée.