Donati begann seine Laufbahn 1852 als praktischer Astronom an der Sternwarte in Florenz unter der Leitung Amicis Nachfolger 1864 er wurde. Donati entdeckte 1858 den nach ihm benannten Kometen der nächst dem von 1811 der hellste des 19. Jahrhunderts gewesen ist. Donati beschäftigte sich mit Funkeln der Fixsterne mit der irregulären Strahlenbrechung den Sternspektren und mit der Theorie des Nordlichts .