Nacido en el seno de la familia formada por el veterinario Sixto Fernández Muñoz y de su mujer, Rosalía Doncel, vecinos de Zamora. El segundo de cuatro hermanos, los dos mayores, Manuel y Sixto, nacieron en Tábara y los dos pequeños, Otilia e Ignacio, en Fermoselle. Fue miembro fundador de la agrupación y del Radio del Partido Comunista de Zamora en 1932. Contable de profesión. Tras el golpe de Estado de julio de 1936 permaneció escondido en las proximidades de la ciudad y tras el fusilamiento el 7 de agosto de 1936 de su compañero Antonio Pertejo Seseña, secretario general de la organización provincial del Partido Comunista de España, y del socialista Manuel Antón Martín, miembros de la Casa del Pueblo, se refugió en la zona del Viaducto de Martín Gil sobre el embalse de Ricobayo, en la línea de ferrocarril de Zamora a Orense. Desde allí, con un grupo de siete u ocho zamoranos, pasó clandestinamente la frontera con Portugal en una fecha comprendida entre el 10 y el 17 de agosto de 1936, siendo detenido por la Policía de Vigilancia y Defensa del Estado de Miranda do Douro.

El 10 de agosto de 1936 se detuvo en Salamanca a su hermano mayor, Manuel Fernández Doncel, militante de Izquierda Republicana, trasladado a la Prisión Provincial de Zamora el 29 de agosto, en la que estuvo preso hasta el 2 de septiembre, fecha en la que fue objeto de una saca de la cárcel encubierta con el traslado a la cárcel de Bermillo de Sayago. El 29 de octubre fue ejecutado su padre Sixto Fernández Muñoz también en Zamora. A partir de esa última fecha la familia quedó reducida a su madre, Rosalía, a su hermana Otilia Rosalina y al hermano menor, Ignacio, integrado en la XII Division franquista y sentenciado a la pena de muerte, conmutada por la de destierro el 16 de agosto de 1943 (BOE, 26 de agosto de 1943).

Como ocurrió en el caso de otros compañeros de la huida de Zamora a Portugal, Sixto debió formar parte de la expedición que salió de Lisboa a bordo del Nyassa el 10 de octubre de 1936 y llegó a Tarragona dos días después. Allí realizó los trámites correspondientes para enrolarse como miliciano en el Batallón Joven Guardia, ubicado en Madrid en la zona de la carretera de Extremadura; unidad de la que fueron llamados él y su compañero Vicente Rueda para comparecer ante el ministro de Gobernación Ángel Galarza Gago, quien informó a Sixto y a Vicente Rueda de los asesinatos de su padre y su hermano y de la situación en la ciudad, así como de la detención en Madrid por otros zamoranos del director de El Heraldo de Zamora y de sus hermanos, encargándoles la ejecución del periodista zamorano Luis Calamita Ruy-Wamba, que tuvo lugar el 5 de noviembre de 1936.

Una vez integradas las milicias en el Ejército Popular de la República, fue destinado a la 43 División, unidad a la que seguía vinculado cuando el 19 de abril de 1938 fue nombrado sargento, con reconocimiento retroactivo de la antigüedad en el desempeño del grado desde 31 de diciembre de 1936. En junio de 1937 fue nombrado por su condición de militante del PCE y de la UGT secretario secretario general del Grupo Emilio Expósito del Socorro Rojo Internacional, en sesión celebrada en la sede del Hogar del Soldado del Estado Mayor de la División, que seguía ubicado en la zona de la carretera de Extremadura.

Tras el golpe de Casado, consiguió salir de España por la frontera de Francia, donde estuvo internado en el campo de concentración de Saint Cyprien. Unos meses después, lograría embarcarse con su mujer, la oriolana Judith Antón Cazorla, en el vapor Mexique, llegando a Veracruz el 27 de julio de 1939, fecha en la que conseguiría la condición de asilado político nada más desembarcar, para posteriormente trasladarse a la Ciudad de México. Al margen de otras ayudas que recibieron él y su primera mujer de la Junta de Ayuda a los Refugiados Españoles, está documentado el acuerdo de la JARE en la sesión celebrada en 8 de mayo de 1942 para pagarle un subsidio mensual de 100 pesos mexicanos durante dos meses por razón de una enfermedad. Posteriormente, contraería en México segundas nupcias.

Según el historiador británico Boris Volodarsky, doctor en Historia por la London Scholl of Economics an Political Science y antiguo oficial soviético de operaciones especiales de inteligencia militar, especialista en la figura del espía y militar de la NKVD conocido en España como Alexander M. Orlov, los comunistas españoles Sixto Fernández Doncel y Antonio Arjonilla Toribio, "Lobo Negro", dieron cobertura y refugio a espías soviéticos a su paso por México.