Nonostante il successo professionale e la stabilità economica raggiunte, Gatti continuava ad essere insoddisfatto e infelice e decise dunque di ripartire nella primavera del 1772 con l'intenzione di tornare in Francia. Tuttavia, egli non vi tornò mai e si stabilì invece in Toscana, dove visse dapprima in disparte, dedicandosi al sostentamento della sorella Caterina, rimasta vedova con sei figli (tra i quali era Filippo Pananti). Nel 1775 Gatti ottenne la cattedra di medicina pratica a Pisa.