Nato ad Acquapendente intorno al 1533, si trasferì poco prima del 1550 a Padova, dove trascorse tutta la vita e morì il 9 maggio 1619. Sembra che si sia addottorato in medicina nel 1559, anche se non non ci sono documenti che lo comprovano. Una volta deceduto il suo maestro Gabriele Falloppia, all'inizio degli anni sessanta, la cattedra rimase vacante. Solo nel 1565 Fabrici venne chiamato ufficialmente dall'università di Padova alla cattedra di chirurgia, con l'obbligo di impartire anche lezioni di anatomia. Il suo insegnamento influenzò in modo particolare William Harvey.
Accanto all'attività di professore, Fabrici intraprese anche quella di medico pratico. Divenne ben presto medico di alcuni famosi personaggi: il duca di Urbino, Carlo de' Medici, figlio del Granduca di Toscana Ferdinando I e di Cristina di Lorena, il collega professore di matematica Galileo, che lo stimava a tal punto da raccomandarlo per la successione alla cattedra tenuta da Girolamo Mercuriale all'università di Pisa.
Straordinario fu l'impegno con cui Fabrici condusse la sua vita professionale e l'attività di studioso. Solo negli anni della vecchiaia riuscì a trovare il tempo necessario per pubblicare alcune delle numerose opere di medicina che aveva elaborato nel corso degli anni e che erano destinate, in larga misura, a restare manoscritte. Tra i suoi scritti spiccano innanzitutto quelli chirurgici, costituiti dal Pentateuchos chirurgicum, uscito a Francoforte nel 1592 e le Operationes chirurgicae, pubblicate per la prima volta nell'edizione patavina del 1617 del Pentateuchos. Nell'ambito dell'anatomia e della fisiologia spiccano il De visione, voce, auditu, pubblicato nel 1600, il De visione, il De venarum ostiolis, il De respiratione et eius instrumentis libri duo, il De motu locali animalium secundum totum, nempe de gressu in genere, il De musculi artificio. Particolarmente importanti sono anche gli scritti di embriologia, come il De formato foetu e il De formatione ovi et pulli, nei quali veniva affrontato per la p
rima volta in termini moderni il problema della generazione animale.