Pío II le mostró el mismo aprecio que su antecesor, y en 1455 lo envió como obispo auxiliar de su sobrino Francisco, obispo entonces de Siena y años más tarde papa Pío III. Y en 1463 lo nombró obispo de Ancona, sede que conservaría hasta su muerte. Cuando el papa Pío II quiso armar por sí mismo unas galeras para encabezar una cruzada, eligió el puerto de Ancona y allá se trasladó. El obispo Fatati acogió filialmente al papa en su palacio episcopal y lo atendió en todo cuanto pudo, falleciendo el papa en dicho palacio el 14 de agosto de 1464.
Los papas siguientes, Paulo II y Sixto IV, volvieron a mostrarle su aprecio, y le confiaron varias misiones que cumplió con su habitual entrega y disponibilidad. No se aprovechó de la amistad de los papas para medro personal: llevaba vida austera, piadosa, pobre, dando insigne testimonio de fidelidad al evangelio en tiempos tan poco propicios. Por ello a su muerte, el año 1484, lo rodeó enseguida la fama de santo, hasta que en 1795 la Iglesia confirmó el culto que se le da en la catedral de Ancona, donde se conserva su cuerpo en un túmulo-relicario (ver imagen).