pydantic — валидатор данных с приведением типов. Этакий marshmallow на dataclass’ах (через аннотации типов). Можно задавать кастомные валидаторы для полей. В принципе, это всё, что про него можно сказать, но штука крутая.
starlette — асинхронный web-фреймворк с поддержкой WebSocket, GraphQL, фоновыми задачами и ещё кучей всяких вещей из коробки.
А теперь причина, по которой эти две библиотеки собрались вместе. fastapi — ещё один web-фреймворк, обёртка вокруг pydantic и starlette. Сам генерирует Swagger-документацию, валидацию через pydantic (входные параметры аннотируются как параметры view функции), все фичи starlette, OAuth, JWT, Dependency Injection. В общем, выглядит круто, работает быстро.