Conclusi gli studi di medicina e filosofia a Padova, si dedicò alla storia naturale e all'archeologia. A Roma, al seguito di Giovanni Poleni, ricevette da Benedetto XIV l'incarico di reperire materiali utili all'allestimento di un museo di storia naturale alla Sapienza. Donati si indirizzò verso la costa dalmata, esperienza che dette i suoi maggiori frutti in Della storia naturale marina dell'Adriatico (1750). Professore di botanica a Torino dal 1750, morì durante un viaggio in Oriente alla ricerca di esemplari destinati alla realizzazione del museo cittadino di antichità orientali, primo nucleo del futuro Museo Egizio torinese.