پدرش اهل کنیا و مادرش ایرانی بود. بعد از اینکه نیروهای فرانسوی پدرش را به جرم طرف‌داری از انقلاب بازداشت و او را به کنیا تبعید کردند، فاطمه در سال۶۵ همراه دیگر اعضای خانواده‌اش راهی ایران شد. کارشناسی را در رشتة فیزیک و کارشناسی‌ارشد را در رشتة نجوم گذراند. وقتی جمعیت امت واحده کاروان کمک به مردم غزه را به راه انداخت، توی دانشگاه الزهرا غرفه‌ای برای جمع‌آوری کمک‌های مردمی به پا کرد. بعدها هم با حضور در همایش‌های امت واحده که جریانی بین‌المللی با اهداف بشردوستانه بود، به این جریان ملحق شد.
در کارگروه خیریة انفاق امت واحده که با هدف کمک‌های خیرخواهانه به جنگ‌زدگان بنا شده بود، وارد شد. بعد از مدتی آشنایی با آمار و ارقام و وضعیت کودکان جنگ در جهان، مصمم شد که این کار را به‌طور جدی‌تر پیگیری کند. این دغدغه‌ها سبب شکل‌گیری طرح تبسم در سال۹۵ شد. در این طرح فاطمه خطیب با کمک یک فرد فلسطینی و چند نفر از دوستانش، کار را کلید زدند. در ابتدا فقط کودکان فلسطینی را حمایت می‌کردند؛ اما رفته‌رفته کار گسترده‌تر شد. امروز چیزی در حدود هزار کودک تحت سرپرستی مجموعة تبسم هستند. فعالیت‌های مجموعة تبسم عبارت است از: حمایت‌های تحصیلی و مالی از کودکان جنگ، تأسیس یک مدرسه در میانمار، تهیة لوازم تحریر برای کودکان سوری، پرداخت شهریة مدرسة کودکان آفریقایی، حفر چاه برای اردوگاه آوارگان بنگلادش و سنگال و ساحل عاج، تهیة شیرخشک و دارو برای کودکان یمنی و تهیة پتو و ارزاق برای جنگ‌زدگان غزه و سوریه و قربانیان حادثة زاریا در نیجریه. علاوه بر این فعالیت‌ها، خانم خطیب در داخل کشور نیز مشغول فعالیت در مناطق محروم است. ایشان از سال۹۱ در بنیاد صدر که مؤسسة حمایتی در جنوب کرمان است، در زمینة فعالیت‌های کمک‌آموزشی برای کودکان مناطق محروم خدمت می‌کند. در کنار این فعالیت‌ها به تدریس در مدرسه و دانشگاه نیز مشغول است.
