1886年（明治19），藤田出生於現在東京都新宿區新小川町的陸軍軍醫之家，他受到父親上司森鷗外的建議，進入東京美術學校西洋畫科就讀。不過，他不滿足於當時西洋畫壇主流的外光派畫風，1913年，他在二十六歲時遠渡法國。
居住在巴黎蒙帕納斯的藤田，與畢卡索、梵東榮、莫迪里安尼等巴黎派畫家交流。受到他們的刺激，藤田有意識地追求自我風格，因而嘗試以油畫來再現日本與東洋繪畫基底材之紙與絹的優美質感。他在手工製作的平滑畫布上，使用面相筆與墨勾勒輪廓線，並施以纖細陰影的裸女像，深獲讚揚，被譽為「傑出的白底（grand fond blanc）」、「乳白色的肌膚」。1919年，他提出六件作品參加秋季沙龍，全部入選，直接被推舉為會員，藤田的作品因而在巴黎大受歡迎。
1929年，藤田因凱旋歸國展的緣故，睽違日本十六年後短暫返國。1933年以後，他以日本為創作據點。中日戰爭開始後，他為貢獻祖國而埋頭製作戰爭畫，然而在戰後，他因協助戰爭而受到畫壇的猛烈批判，最後因此離開日本。
再度返回巴黎生活的藤田，決意不再返回日本，1955年取得法國國籍。1959年七十二歲時，他在漢斯的大教堂接受天主教洗禮，被授予倫納德（Léonard）的洗禮名。在他最晚年，為了向漢斯表達感謝之意，建設了禮拜堂「和平聖母禮拜堂（Chapelle Notre-Dame-de-la-Paix，通稱藤田禮拜堂）」，藤田在禮拜堂完成兩年之後離開人世。