Fabio Fazio ha conseguito la maturità classica presso il Liceo "Chiabrera" di Savona e quindi la laurea in Lettere all'Università di Genova. Debutta nel 1982 in radio come imitatore. Successivamente  Giancarlo Magalli lo fa debuttare in televisione nel 1983 con Raffaella Carrà in Pronto Raffaella. Nel 1984 partecipa con Loretta Goggi a Loretta Goggi in quiz e nel 1985 a Sponsor City. Si occupa in seguito di trasmissioni dedicate a un target giovanile quali L'Orecchiocchio nella stagione 1985/1986 e Jeans in quelle 1986/1987 e 1987/1988.Dal 1987 al 1990 conduce su Odeon TV il programma Forza Italia con Walter Zenga mentre su RAI 2 e su RAI 3 rispettivamente Fate il vostro gioco e Mai dire mai.Dall'aprile 1990 al 1991 è invece uno dei protagonisti del varietà satirico-demenziale Banane in onda su Telemontecarlo, mentre nella stagione 1990/1991 è in Mi manda Lubrano e nell'autunno del 1991 è su RAI 1 con Fantastico Bis.Sempre in quel periodo (e fino alla stagione 1993/1994)  in Diritto di replica su RAI 3, al quale fanno seguito più o meno nello stesso periodo (primavera 1992 e 1993) le due edizioni Porca miseria sempre sulla terza rete. Intanto continua a collaborare con Telemontecarlo per la quale realizza nella stagione 92/93 T'amo TV.Il vero successo però arriva nel 1993 quando scrive e conduce sulla terza rete RAI (e in seguito su RAI 2) il varietà domenicale Quelli che il calcio. La conduzione proseguirà fino al 2001, anno in cui è sostituito da Simona Ventura.Nel 1996 scrive il film Pole pole, che Massimo Martelli gira in Africa per sostenere l'AMREF. Il film, in cui interpreta se stesso, viene presentato fuori concorso alla Mostra internazionale d'arte cinematografica di Venezia.Nel 1997 sempre con Martelli come regista esce per la Rai una fiction tv in 2 parti dal titolo Un giorno fortunato, dove interpreta il Dottor Fàsoli uno psicologo dell'ASL ricco di nevrosi quotidiane. Ancora nel 1997 assieme a Claudio Baglioni conduce in primavera Anima mia (e poi nell'autunno del 1999 L' Ultimo Valzer), revival sugli anni settanta che ottiene consensi sia di pubblico che di critica. Il successo di Anima mia costituirà per Fazio una consacrazione, tanto da venire destinato alla conduzione del Festival di Sanremo per due anni consecutivi, nel 1999 e nel 2000. In questi due anni la manifestazione ha ascolti record, che non avrebbe più raggiunto fino all'edizione condotta da Paolo Bonolis. Le edizioni presentate da Fazio sono state caratterizzate dalla presenza di personalità del tutto inusitate per il festival, come ad esempio Luciano Pavarotti ed il Premio Nobel Renato Dulbecco come co-conduttori e Michail Gorbačëv come ospite.Nel marzo del 2000 ha presentato il concerto Faber, amico fragile in omaggio a Fabrizio De André, di cui è un grande ammiratore, tenutosi al Teatro Carlo Felice di Genova.Nel 2001 decide di lasciare la Rai e viene ingaggiato dalla nascente rete televisiva LA7, dove conduce tuttavia solo la trasmissione inaugurale.Dopo due anni di silenzio ritorna a Rai 3, dove, a partire dal 2003 presenta Che tempo che fa, un talk show che, partendo da spunti meteorologici, è in realtà un programma di approfondimento, con interviste a ospiti in studio e interventi comici e satirici. Questa trasmissione gli varrà il Premio "È giornalismo" 2007.Nel 2009 il suo stipendio annuale in RAI ammontava a circa 2.185.000 euro.A novembre del 2010 conduce, insieme con lo scrittore Roberto Saviano, il programma Vieni via con me su Rai 3. Negli ultimi anni Fabio Fazio ha avuto modo di stringere una solida amicizia con il giornalista Enzo Biagi.Fazio è stato l'unico presentatore ad invitare Biagi in TV durante i 5 anni di assenza dalla televisione seguiti al cosiddetto editto bulgaro di Silvio Berlusconi. Biagi scelse inoltre la trasmissione di Fabio Fazio, Che tempo che fa, per salutare gli spettatori italiani poche ore prima del suo ritorno in video nei primi mesi del 2007.Il 30 dicembre 2007 Fazio ha inoltre organizzato una puntata speciale di Che tempo che fa per ricordare il giornalista a poche settimane dalla sua scomparsa.Fazio è stato spesso accusato di introdurre temi politici nelle sue trasmissioni, anche durante il periodo della par condicio.La solidarietà da lui espressa in diretta video ad Adriano Sofri (invitato anche in trasmissione qualche anno dopo, il 12 gennaio 2008) ha suscitato la condanna dell'"Associazione Vittime del Terrorismo"Adriano Celentano, in un famoso monologo durante la trasmissione "125 milioni di cazzate" del 2001, ha aspramente criticato Fazio per le sue posizioni circa il tema della donazione degli organi. Fabio Fazio si è sposato nel 1994 con Gioia Selis, e il 4 novembre 2004 è diventato padre di Michele e nel febbraio 2009 di Caterina. È un grande tifoso della Sampdoria. Gli è stato dedicato un asteroide: 55810 Fabiofazio^.