Potrivit Liber Pontificalis, Fabian s-a născut într-o familie nobilă din Roma. Tatăl său se numea Fabius. În ianuarie 236, el a plecat de la vila sa de la țară din Latium pentru a merge la Roma, unde avea loc alegerea unui nou papă, după decesul episcopului Cetății Eterne, Anterus.
Fabian asista la alegerile în care mai mulți clerici în vârstă erau favoriți pentru a deveni papă. În mijlocul discuțiilor, un porumbel i s-a așezat pe cap. Scena le-a adus aminte celor prezenți de Pogorârea Sfântului Spirit asupra lui Isus Cristos, în timp ce Mântuitorul era botezat în Iordan de către Sfântul Ioan Botezătorul. Cei prezenți au interpretat aceasta ca un semn divin, iar Fabian a fost ales papă.
Deși alegerea sa a fost o surpriză, pontificatul lui Fabian a fost unul dintre cele mai roditoare. Mai întâi, el a reconciliat Sfântul Scaun cu curtea imperială. Prin bunăvoința împăratului Filip Arabul a reușit să readucă în capitala imperială trupurile unor martiri romani morți în exil, în Sardinia. A reorganizat ierarhia clerului din întreg Imperiul Roman. De asemenea, a reorganizat împărțirea ecleziastică a Romei, pe care a împărțit-o în șapte districte, fiecare condus de câte un diacon, ajutat de subdiaconi.
Tot Papa Fabian a întreprins lucrări importante, pentru a pune în valoare catacombele unde erau înmormântați martirii creștini venerați ca sfinți.
El a început și creștinarea Galiei. Papa Fabian a trimis șapte episcopi pentru a răspândi Evanghelia printre strămoșii francezilor. Printre acești episcopi s-a numărat și Sfântul Dennis, azi patronul spiritual al Parisului. Cei 14 ani de pontificat au reprezentat un răgaz de pace între perioadele de persecuție îndreptate împotriva creștinilor.
Datorită relațiilor bune cu împăratul Filip Arabul, există istorici care cred că Papa Fabian l-ar fi botezat pe conducătorul Imperiului Roman. Alții cred că împăratul Constantin cel Mare a fost primul conducător al Imperiului Roman care a devenit creștin.
În anul 249, Filip Arabul a fost înfrânt și ucis de un general rebel, care s-a urcat pe tronul imperial. Este vorba de împăratul Decius, care a reluat persecuțiile împotriva creștinilor. Papa Fabian s-a numărat, în 20 ianuarie 250, printre primele victime. El a fost ucis din cauza refuzului său de a venera idolii romani. A fost înmormântat mai întâi în catacombele lui Callixtus, iar apoi rămășițele sale au fost mutate în biserica San Sebastiano fuori le mura.
