حاتمی کار هنری خود را با نویسندگی در تئاتر آغاز کرد و نمایشنامههای «ساتن»، «قصهٔ حریر»، «ماهیگیر»، «حسن کچل»، «چهل گیس» و شهر «آفتاب و مهتاب» را برای تئاتر نوشت. علی حاتمی در کلاسهای نمایشنامهنویسی اداره هنرهای دراماتیک واقع (درآب سردار) شرکت نمود و بعدها که این اداره به نام دانشکده هنرهای دراماتیک تغییر نام داد او در رشته ادبیات نمایشی تحصیلات خود را ادامه داد. او در سال ۱۳۴۴ نمایش دیب (دیو) را که از اولین نوشتههای خود بود در تالار دانشکده و با کودکان مؤسسه آموزشی فرهنگ آرزو به اجرا درآورد. وی همسر زهرا (زری) خوشکام و پدر لیلا حاتمی است.