Xuất thân trong một gia đình khoa bảng, thân sinh là ông Phan Thành Tích hiệu Phong Đông, đổ Cử nhân Khoa Mậu Tý năm Đồng Khánh thứ 3 (1888), được bổ làm Giáo thọ tại tỉnh Bình Thuận với hàm chánh Thất phẩm. Thân mẫu là cụ Lê Thị Truyền người làng Vân Ly. Vợ là bà Bùi Thị Hậu, thứ nữ của Bùi Thân tức Quản Nghi một nhà hào phú ở làng Vĩnh Trinh, huyện Duy Xuyên. Ông bà sinh hạ được 7 người con (4 trai, 3 gái).
Từ thuở nhỏ, Phan Thành Tài nổi tiếng thông minh và học giỏi. Ông theo Nho học, nhưng được một thời gian vì chán lối học từ chương lỗi thời, không phù hợp với trào lưu phát triển và tiến bộ của thế giới, ông theo học chữ quốc ngữ, chữ Pháp tại Đà Nẵng và tốt nghiệp bậc Trung học vào năm 1899. Ông là một trong những người Tây học đầu tiên ở Quảng Nam thời ấy.
Sau khi tốt nghiệp Trung học, chính quyền Pháp bổ ông làm Thông ngôn tại dinh Tổng đốc Bình Phú (Bình Định – Phú Yên) dưới thời Tổng đốc Dương Lâm. Sau đó làm Thông Phán tại Bác Cổ học Viện Nam Kỳ tại Sài Gòn. Mặc dù theo Tây học nhưng ông không đem tài học của mình để cầu vinh. Dưới thời Pháp thuộc, các ông Thông, ông Phán với quyền uy và đời sống thuộc hạng giàu sang, sung sướng, nhưng với Phan Thành Tài xuất phát từ lòng yêu nước nên không thể hợp tác với Pháp mà chọn nghề dạy học để đem sở học của mình truyền bá những tư tưởng, kiến thức văn minh tiến bộ cho đồng bào, cho các thế hệ trẻ để góp phần phát huy truyền thống yêu nước, hiếu học, khơi dậy lòng tự hào dân tộc, chờ thời cơ vùng lên xóa tan nỗi uất hận, đọa đày của người dân mất nước. Vì thế ông xin thôi việc, từ bỏ tất cả để về lại quê hương Quảng Nam thực hiện ước mơ và hoài bão của mình.
Nhận thấy chỉ có môi trường giáo dục ở trường học mới có cơ hội tiếp xúc và truyền bá những nguyện vọng tư tưởng của mình trước thời cuộc. Sau khi về quê ông cùng các chí sĩ Duy Tân mở trường Nghĩa Thục Diên Phong tại Phong Thử và sau trở thành trường tiểu học công lập đầu tiên ở Quảng Nam. Vừa là giáo viên, vừa là hiệu trưởng, ông rất quan tâm đến việc chăm lo sự nghiệp giáo dục đào tạo thế hệ trẻ theo đường hướng mới, biết ham học, tiếp thu nền văn minh, tiến bộ, biết yêu nước, thương dân, thấy rõ những bất công của xã hội đương thời, những thủ đoạn gian manh của bọn quan lại đã nhẫn tâm cấu kết làm tay sai cho thực dân Pháp để thống trị áp bức, bóc lột đồng bào ta.
Những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà chí sĩ yêu nước Phan Châu Trinh, Trần Quý Cáp, Huỳnh Thúc Kháng, khởi xướng phong trào Duy Tân tại Quảng Nam. Chủ trương của nhóm sĩ phu trên là tuyên truyền, vận động các tầng lớp nhân dân kịch liệt lên án bọn vua quan phong kiến thối nát làm tay sai cho Pháp, phê phán mạnh mẽ lối học từ chương, tích cực mở mang trường học để có điều kiện phát triển dạy chữ Quốc ngữ, chữ Pháp với các môn học địa lý, toán pháp, lịch sử, khoa học....., mở mang phát triển kinh tế công nghiệp – thương nghiệp, tạo khâu đột phá để canh tân xứ sở. Xuất phát từ lòng yêu nước, Phan Thành Tài tích cực hưởng ứng phong trào Duy Tân.
Quảng bá tư tưởng duy tân, ở Quảng Nam phong trào cải cách đổi mới trong nhận thức, trong cách làm phát triển sâu rộng như một luồng sinh khí mới thức tỉnh quần chúng và các nhân sĩ tiến bộ. Từ đó các phong trào hớt tóc ngắn, dùng hàng nội, mặc đồ Âu, học chữ Quốc ngữ, bài trừ các hủ tục lạc hậu, mê tín dị đoan bùng phát ở khắp mọi nơi và trở thành phong trào cách mạng của các tầng lớp nhân dân. Về kinh tế, nhiều thương hội, nhiều xí nghiệp, công ty ra đời. Trong bối cảnh ấy, Phan Thành Tài cùng Tiến sĩ Trần Quý Cáp, cử nhân Phan Thúc Duyện, cử nhân Mai Dị, Tú tài Trương Bá Huy thành lập Nghĩa Thục Diên Phong nhằm động viên, cổ vũ mọi người tham gia phong trào Duy Tân.
Năm 1908, phong trào kháng thuế bùng phát tại Đại Lộc và lan ra khắp 10 tỉnh Trung Kỳ từ Thanh Hóa đến Phú Yên. Đây là một hình thức đấu tranh trực diện với địch, nhằm kiên quyết chống đi xâu, chống nộp thuế gây ra tình trạng đói khổ, bần cùng cho nhân dân. Phong trào bắt đầu nổ ra ở làng Phiếm Ái (Đại Lộc) rồi lan dần đến Điện Bàn, Hòa Vang. Hàng ngàn người biểu tình, đầu hớt tóc ngắn ùn ùn kéo đến các huyện lỵ, tỉnh lỵ đòi giảm sưu thuế. Trước khí thế nổi dậy, áp đảo của nhân dân, bọn Pháp và tay sai Nam Triều hoảng hốt, nên bọn chúng ra lệnh đàn áp, bắt bớ, đánh đập những người biểu tình. Sau cuộc biểu tình chống thuế ở Quảng Nam, bọn thực dân Pháp tiến hành các đợt khủng bố trắng. Nhiều sĩ phu yêu nước bị bắt giam và bị kết án.
Sau cuộc cách mạng Tân Hợi (1911) thành công ở Trung Quốc, ông Phan Bội Châu rời Xiêm La về Hoa Nam, cải tổ Duy Tân hội thành Việt Nam Quang Phục hội (1912) để tiếp tục cuộc vận động cứu nước. Sau khi có tuyên ngôn và thông báo chủ trương của hội về trong nước, Kỳ bộ Việt Nam Quang phục hội ở Trung Kỳ được thành lập. Phan Thành Tài là một trong những người tiên phong gia nhập Việt Nam Quang phục hội và được cử giữ chức vụ trọng yếu trong kỳ bộ Miền Trung Trung Bộ. Tôn chỉ của hội là đánh đuổi thực dân Pháp xâm lược, giành lại độc lập tự do cho dân tộc. Sau năm 1915, Hội trở thành một Đảng chống Pháp trong nước, lãnh đạo cuộc khởi nghĩa lật đổ nền thống trị của Pháp vào năm 1916. Các nhân vật đầu não của cuộc khởi nghĩa gồm các ông Trần Cao Vân, Thái Phiên, Phan Thành Tài, Lê Ngung, Nguyễn Thụy, Lê Đình Dương v.v..... Lực lượng khởi nghĩa là sử dụng một vài ngàn lính mộ đang luyện tập tại Huế và các binh lính khố đỏ, khố xanh ở kinh thành và các tỉnh, quyết tâm đánh chiếm lấy kinh đô và ba tỉnh Thừa Thiên, Quảng Nam, Quảng Ngãi làm căn cứ. Mục tiêu chính của cuộc khởi nghĩa là đánh Pháp, khôi phục Việt Nam, xây dựng chế độ cộng hoà dân quốc theo thể chế quân chủ lập hiến.
Đại hội Đảng lần đầu tiên vào tháng 9 năm 1915 tại nhà ông Đoàn Bổng ở Huế với thành phần tham dự gồm có:
-Quảng Ngãi : Lê Ngung, Lê Triết, Nguyễn Thụy, Nguyễn Công Mậu, Nguyễn Công Phương ....
-Quảng Nam : Thái Phiên, Phan Thành Tài, Lê Đình Dương, Trần Cao Vân....
-Thừa Thiên Huế : Đoàn Bổng.....
-Quảng Trị : Phan Phú Tiên, Nguyễn Thành ....
Đại hội quyết định cử : Ông Trần Cao Vân, Thái Phiên tìm mọi cách tiếp xúc và mời vua Duy Tân tham gia cuộc khởi nghĩa. Trần Cao Vân làm quân sư, Thái Phiên làm phó quân sư, lo kết nạp đảng viên và cổ động lính mộ.
-Lê Đình Dương, Nguyễn Thụy liên lạc với cố đạo Bàn Gốc (Quảng Ngãi) để liên lạc với thiếu tá người Đức, chỉ huy lính Lê Dương tại đồn Mang Cá Huế.
-Lê Ngung lo việc thảo tờ hịch và chương trình hành động.
-Phan Thành Tài làm Tổng tư lệnh Nam Nghĩa Bình, chỉ huy cuộc khởi nghĩa ở tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định.
Nhà vua còn chấp thuận để Trần Cao Vân đúc 4 ấn kinh lược để sử dụng sau khi cách mạng thành công : Ấn Bình – Trị (Quảng Bình – Quảng Trị) Ấn Bình – Phú (Bình Định – Phú Yên) Ấn Nam – Ngãi (Quảng Nam, Quảng Ngãi), Ấn Khánh- Thuận (Khánh Hòa, Bình Thuận).
Về ngày khởi nghĩa, vua căn dặn chọn lúc 1 giờ sáng ngày mồng 1 tháng tư năm Bính Thìn (3-5-1916) thì khởi sự. Cũng trong đêm ấy Trần Cao Vân và Thái Phiên phò vua Duy Tân xuất cung để tránh ngôi vua bù nhìn cho Pháp, khi khởi nghĩa thành công sẽ phục vị.
Theo kế hoạch, tín hiệu đốt lửa trên đỉnh đèo Hải Vân sẽ báo hiệu cho lực lượng khởi nghĩa ở Huế và đà Nẵng đồng hành động mở đầu cho cuộc khởi nghĩa. Các tỉnh Quảng Trị, Quảng Bình, Quảng Nam, Quảng Ngãi cũng sẽ theo đó phối hợp hành động hoặc hành động đúng theo kế hoạch đã vạch ra.
Ở Điện Bàn, Quảng Nam, lực lượng dân binh do Phan Thành Tài chỉ huy đều mặc đồng phục vải rằn, trang bị đầy đủ các công cụ chiến đấu. Ngoài dân binh chiến đấu còn có đội phụ lực quân mang phương tiện leo thành. Tất cả đều túc trực, sẵn sàng chờ lệnh tấn công vào Thành Tỉnh Quảng Nam, nơi tập trung các cơ quan đầu não của Tỉnh. Khi binh lính và dân quân ở Huế nổi dậy chiếm lấy kinh đô, lực lượng ở các tỉnh khi nhận được tín hiệu, sẽ nổi dậy tiến công đánh chiếm tỉnh lỵ, thiết lập chính quyền mới.
Nếu như cuộc khởi nghĩa không đạt được các kế hoạch đề ra, thì lực lượng khởi nghĩa của Quảng Nam sẽ rút về vùng rừng núi phía Tây Bà Nà, lực lượng khởi nghĩa của Quảng Ngãi sẽ rút về vùng Giá Vụt để lập căn cứ tiếp tục chiến đấu lâu dài với bọn giặc Pháp.
Nhưng không ngờ, sắp đến ngày khởi nghĩa thì kế hoạch bị bại lộ từ Quảng Ngãi. Võ An, viên cai lính khố xanh là một Đảng viên có tham dự trong hàng ngũ Cách mạng khi đến chia tay em là Võ Huệ là lính giản đang phục vụ tại dinh án sát, do tình anh em nên đã báo cho em biết sắp có sự biến động. Thế là Võ Huệ xin phép về thăm nhà. Quan Tỉnh nghi ngờ nên cật vấn Huệ và biết tất cả dự mưu, sắp xảy ra nên lập tức báo cho công sứ Pháp là De Tates điện về Huế, và liền sau đó một kế hoạch phản khởi nghĩa được bọn chúng khẩn trương hoạch định để dập tắt ngay từ đầu cuộc nổi dậy. Nhà chức trách ra lệnh thu hết súng đạn bỏ vào kho và giữ hết binh lính người Nam trong các đồn trại không cho ra ngoài vì sợ nổi dậy tham gia cuộc khởi nghĩa và chỉ để cho các đội lính Tây canh gác, tuần tiểu.
Ngày 3/5/1916 trong lúc Thái Phiên đang chuẩn bị cho nổ pháo lệnh, báo hiệu giờ khởi nghĩa, thì quân Pháp đã bố trí lực lượng phong tỏa khắp nơi. Thấy kế hoạch khởi nghĩa đã bị bại lộ, Thái Phiên cử người báo cho vua Duy Tân, nhưng lúc này vua đã rời bỏ cung điện bên cạnh có Tôn Thất Đề và Nguyễn Quang Siêu phò giá. Cuộc khởi nghĩa bị thất bại ngay từ đầu. Quân Pháp đã biết trước nên tổ chức bố trí lính tuần tiểu ở các ngả kinh thành, sẵn sàng đàn áp cuộc khởi nghĩa, Các nơi chờ mãi đến 1 giờ sáng vẫn chưa thấy có phát lệnh từ Huế. Đèo Hải Vân cũng không có đốt lửa báo hiệu, Vua Duy Tân về Hà Trung (Phú Lộc), dự tính ra cửa Tư Hiền để vào Quảng Nam, nhưng mọi ngã đường đều có lính Pháp chốt chặn. Ngày 5/5/1916 nhà vua bị bắt tại nhà Đội cơ ở thôn Nhũ Tây, xã Thụy An, Thành phố Huế, sau đó bị Pháp đày sang đảo Reunion ở Châu Phi. Ở Huế Trần Cao Vân, Thái Phiên, Tôn Thất Đề, Nguyễn Quang Siêu, Phạm Hữu Kháng bị giặc đem ra chém tại pháp trường An Hòa.
Ở Quảng Nam, sau khi cuộc khởi nghĩa bất thành, thực dân Pháp đã bủa vây, lùng sục, bắt bớ, khám phá ra nhiều tài liệu quan trọng, nhiều loại quân trang bằng vải rằn được chôn giấu quanh các bãi cát ven sông Thu Bồn. Chúng đày đi Lao Bảo 62 người, Y sĩ Lê Đình Dương bị đày vào nhà lao ở Khánh Hoà và tự vẫn trong nhà lao Ban Mê Thuột. Phan Thành Tài, người được phân công giữ chức Kinh lược Nam Ngãi, trốn lên miền núi và được U Thay, người dân tộc Cơ Tu hết lòng tìm mọi cách chở che, nuôi giấu. Quân Pháp truy lùng ráo riết, nhưng không bắt được ông. Để truy cho tới cùng, bọn chúng cho lính tràn ngập vào làng và bao vây làng Bảo An, dọa với dân làng nếu Phan Thành Tài không về nạp mình thì chúng sẽ ra tay làm cỏ cả làng. Trước lời hăm dọa đó, hào lý làng vô cùng lo sợ. Xã Thăng, Lý trưởng Bảo An Tây họp thân hào nhân sĩ trong làng để bàn hướng giải quyết và cử người lên miền núi Hiên – Giằng để gặp Phan Thành Tài. Khi gặp đoàn, Phan Thành Tài nói : “Tây nó dọa đấy thôi, nhưng nếu chúng có làm thật đốt làng, giết dân tộc ác tày trời đó sẽ bị sử sách lên án, thế giới nguyền rủa. Tôi thà bỏ xác nơi đây chứ không về Bảo An để bị bắt”.. Hoàn cảnh làng Bảo An bây giờ rất bi thảm, ngày đêm bọn mật thám Pháp và Nam Triều rình rập bao vây, tình nghi ai là bọn chúng bắt bớ, đánh đập rất dã man, làm cho dân làng hoang mang, lo sợ.
Sau khi đoàn trở về làng trình bày thái độ kiên quyết của Phan Thành Tài, gia tộc nhận nhiệm vụ với làng cử tiếp hai người thân tộc lên núi tiếp lần thứ hai để thuyết phục Phan Thành Tài lần nữa. Lúc này sức khỏe ông bị suy kiệt vì cơn sốt rét rừng hành hạ, và đang trong tình trạng hôn mê. Hai người đại diện thấy tình cảnh như vậy, quyết định võng ông xuống sông, xuôi ghe về bến Cồn Rùa, cách bến Đường chừng nửa cây số. Khi ghe vừa cập bến, Bà Bùi Thị Hậu ra gặp, nhìn người vợ hiền đảm đang, chung thủy hết lòng, hết sức nuôi dạy đàn con và còn góp sức cùng chồng cứu nước, cứu dân, ông dặn dò vợ cố gắng nuôi dạy con cái và thay ông lo toan mọi công việc gia đình, dòng tộc.
Bọn lính Pháp và Nam Triều như bầy hỗ dữ ập đến bắt ông và đưa ông về giam ở nhà lao Vĩnh Điện. Trong nhà lao, ông luôn tỏ rõ chí khí của một sĩ phu yêu nước, quyết tâm thà chết chứ không chịu đầu hàng giặc. Sau nhiều ngày dụ dỗ rồi tra tấn hết sức dã man, giặc Pháp mang ông ra hành quyết vào sáng ngày mồng 9 tháng 5 năm Bính Thìn (9/6/1916) tại một cồn hoang gần chợ Vĩnh Điện và được chôn cất tại nơi thọ hình.
Trong thời gian nằm trong nhà lao Vĩnh Điện, ông biết trước sau bọn giặc sẽ giết mình, nên đã viết lại bài thơ cho vợ con và cho các anh em, đồng bào, đồng chí khẳng định ý chí đấu tranh bất khuất của mình. Dưới đây là một bài thơ ông gởi cho vợ con.
Con còn bụng mẹ cha đã mất
Con bước vào đời nước đã suy
Thù nhà, nhục nước con nên biết
Chẳng đội trời chung chữ ấy ghi!
Cha muốn gây ra đoá tự do
Máu đem làm nước, xác làm tro
Vun cho hoa nở, hoa chưa nở
Con hãy vì cha, thế mặt lo
Trước lúc vĩnh viễn ra đi, với lòng yêu nước, thương dân ông đã có bài thơ nhắn nhủ với đồng bào, đồng chí:
Nay nói với anh em lớn nhỏ
Có chịu khó mới nên khôn
Phải lo cho hết việc nước non
Tiến bộ hề tiến bộ
Mau mau theo trái đất lăn tròn
Dặn anh, dặn cháu, dặn con
Còn trời, còn nước, còn non
Nước Nam là nước Nam ta
Cảm về cái chết oanh liệt của Phan Thành Tài và các chiến hữu trong cuộc khởi nghĩa này, cụ Huỳnh Thúc Kháng đã có bài thơ:
Khẳng bả Tây văn khứ tác nô
Bất thành cam tự đoạn đầu lô
Quốc trung Tây học nhân như tức
Thanh dạ, môn tâm quí tử vô
Dịch
Âu học đâu cam chịu kiếp bồi
Không thành nên chịu mất đầu thôi
Kìa phường Tây học đông như kiến
Đem hỏi lòng chăng có hổ ngươi.
(Huỳnh Thúc Kháng)
Tại ngôi mộ ông, Tú tài Phan Bá Tảo (tức ông Tú Chước) có viết bài văn bia chữ Hán đề tặng ông, cử nhân Lương Trọng Hối, người Quế Sơn dịch ra Quốc ngữ khắc ở mặt bia sau.
Ca chính khí vang vùng Vĩnh Điện
Máu anh hùng xối sạch Quảng Nam
Sông Thu Bồn mặt nước lênh đênh ứa dòng lệ thảm
Tháp Bằng An làn mây sâm sẩm ủ giọt tình thâm
Chạnh niềm nghĩ nỗi nước non, nhớ người thiên cổ