Della vita del santo si ha conoscenza da un’antica ‘Passio’ scritta secondo la tradizione da Severino vescovo, suo secondo successore sulla cattedra vescovile di Arezzo. Bisogna dire che l’intera ‘passio’ porta in sé notizie certe ma anche altre che nel tempo sono state confutate dagli stessi agiografi, perché non rispondenti alle date storiche abbinate a certuni personaggi che vi compaiono; la stessa qualifica di martire è posta in incertezza perché in tanti antichi documenti egli è menzionato come “episcopi et confessoris”, tenendo conto che già a partire dal IV secolo il termine “confessore” assumeva per i santi il significato attuale che non è di martire.

Donato sarebbe morto martire, secondo la tradizione, il 7 agosto 362 sotto Giuliano l’Apostata.

Nato a Nicomedia, ancora fanciullo venne a Roma con la famiglia, qui fu educato da Pimenio prete e fatto chierico; suo compagno di studi e di formazione religiosa era Giuliano, ma mentre costui giunse a diventare suddiacono della Chiesa di Roma, Donato rimase semplice lettore.

S. Pier Damiani nei suoi Sermoni così commenta: “Ecco che nel campo del Signore crescono assieme due virgulti, Donato e Giuliano, ma uno di essi diverrà cedro del Paradiso, l’altro carbone per le fiamme eterne”. 

Infatti divenuto imperatore ed apostata, Giuliano promulgò una nuova persecuzione contro la Chiesa, prima con l’interdizione ai cristiani dell’insegnamento nelle scuole, cariche pubbliche e carriera militare e poi nell’autunno del 362 anche con la violenza nei loro confronti.

Nella città di Roma, furono vittime fra gli altri i suoi devoti genitori ed il prete Pimenio, allora Donato fugge ad Arezzo accolto dal monaco Ilariano a cui si affianca nell’apostolato, penitenza e preghiera; con lui opera tra il popolo prodigi e conversioni.

La ‘passio’ racconta di miracoli eclatanti, fra i tanti, fa risuscitare una donna di nome Eufrosina che aveva in custodia una ingente somma di denaro, ma che con la sua improvvisa morte non si trovava più; fa vedere di nuovo ad una povera cieca a cui dona anche la luce della fede, di nome Siriana; libera dal demonio il figlio del prefetto di Arezzo, Asterio. Viene poi ordinato diacono e sacerdote dal vescovo Satiro e prosegue così la sua opera con predicazioni in città e nelle circostanti campagne. 

Alla morte del vescovo, viene scelto a succedergli e quindi ordinato vescovo dal papa Giulio I, prosegue la sua opera con rinnovato zelo e altri prodigi lo confortano e gli danno popolarità. Durante la celebrazione della Messa, al momento della Comunione ai fedeli nelle due specie, mentre egli distribuisce il pane e il suo diacono Antimo distribuisce con un calice di vetro il vino, entrano nel tempio i pagani che con violenza mandano in frantumi il calice fra la costernazione dei fedeli.

Donato allora, dopo intensa preghiera, raccoglie i frammenti e li riunisce, ma manca un pezzo del fondo del calice, egli noncurante continua a servire il vino senza che esso cada dal fondo mancante; fra lo stupore generale provocato dal miracolo ben 79 pagani si convertono. Ma un mese dopo l’episodio, il prefetto di Arezzo, Quadraziano, fa arrestare sia Ilariano che Donato, i quali vittime della nuova persecuzione indetta da Giuliano l’Apostata, vengono uccisi, Ilariano monaco ad Ostia il 16 luglio e Donato vescovo decapitato ad Arezzo il 7 agosto.