Urodził się w Warszawie w 1887 r. Wyjechał na studia biologiczne do Lipska, ale w 1905 r. przeniósł się na studia chemiczne do Heidelbergu, gdzie zajął się izomerią optyczną. Od 1909 r. w Zurychu, gdzie studiował fizykę, m.in. u Alberta Einsteina. Rok później rozpoczął staż w Manchesterze w laboratorium Rutherforda, gdzie pracował nad promieniotwórczością. Tam wykazał doświadczalnie, że szereg promieniotwórczy może się rozgałęziać (rozpad α i β). Następnie pracował na politechnice w Karlsruhe. W 1912 r. sformułował prawo przesunięć, dzięki któremu możliwe stało się prawidłowe uzupełnienie układu okresowego o pierwiastki promieniotwórcze. Prawo to nasunęło mu myśl o istnieniu „plejad”, które dziś znamy jako izotopy. Wraz z Osvaldem H. Goeringiem odkryli nowy pierwiastek – Brevium, przemianowany później na protaktyn. Badał również strącanie jonów nuklidów promieniotwórczych z roztworów silnie rozcieńczonych, a ich wyniki znane są w radiochemii pod nazwą reguły Fajansa-Panetha-Hahna. W 1917 r. objął stanowisko profesora w Monachium. Dwa lata później ukazuje się monografia Fajansa, prezentująca ówczesny stan wiedzy o promieniotwórczości i izotopii, którą przetłumaczono na angielski i rosyjski. Badania w okresie monachijskim doprowadziły go m.in. do wyprowadzenia wzoru na energię sieci kryształów jonowych na podstawie pomiarów ciepła rozpuszczalnika oraz wprowadzenia pojęcia stopnia uwodnienia jonów gazowych. W 1932 r. założył w Monachium Instytut Chemii Fizycznej, którym kierował przez trzy lata, po czym został przeniesiony w stan spoczynku z powodu żydowskiego pochodzenia. Przeniósł się z rodziną do US A, gdzie pracował na Uniwersytecie Stanowym w Ann Arborn do momentu przejścia na emeryturę w wieku 70 lat. Zmarł w 1975 r.