Pablo Sarabia llegó a la cantera del Real Madrid C. F. con doce años procedente de la Escuela de Fútbol Madrid Oeste de Boadilla del Monte.[2] El 3 de enero de 2010 debutó con el Real Madrid Castilla ante la AD Alcorcón. El 17 de enero logró su primer gol con el equipo filial en la goleada por 5 a 2 ante el filial del Racing de Santander.[3]
El 8 de diciembre de 2010 debutó con el Real Madrid en Liga de Campeones de la mano del entrenador José Mourinho en el encuentro Real Madrid 4-0 Auxerre sustituyendo a Cristiano Ronaldo a falta de 18 minutos para el final del encuentro, dando un pase de tacón por debajo de las piernas de un defensa, para que, poco después Karim Benzema lo convirtiera en gol.[4][2]
El 3 de julio de 2011 se hizo oficial su incorporación al Getafe Club de Fútbol por cinco temporadas.[5] Tras dos temporadas con pocas titularidades, se consolidó como un titular habitual a partir de su tercera campaña. De hecho, su primer gol en Primera División llegó en la victoria por 0 a 2 ante el Villarreal el 31 de octubre de 2013.[6] En su última temporada en el equipo azulón logró marcar siete tantos, su mejor marca goleadora en el equipo madrileño.[7][8][9]
En junio de 2016 se hizo oficial su fichaje por el Sevilla F. C.[7] El 14 de agosto debutó en la final de la Supercopa de España ante el F. C. Barcelona. Su gran inicio de temporada 2018-19 le llevó a colocarse como el máximo goleador del fútbol español con trece tantos a finales del mes de octubre, no obstante, seis de esos goles fueron en las rondas previas de la Liga Europa.[10][11][12]
Tras tres temporadas en el Sevilla F. C., en julio de 2019 fichó por cinco temporadas con el París Saint-Germain, tras abonar al club sevillista 20 millones de euros.[9] Cumplidas dos de ellas, y después de haber iniciado la tercera, el 1 de septiembre de 2021 fue cedido al Sporting C. P. hasta junio de 2022.[13] En Portugal también logró conquistar trofeos. El 29 de enero fue decisivo para ganar la Copa de la Liga después de dar la asistencia del gol del empate y marcar el tanto del triunfo en la final ante el S. L. Benfica.[14]
El 17 de enero de 2023 abandonó definitivamente la entidad parisina tras ser traspasado al Wolverhampton Wanderers F. C. inglés.[15]
Selección nacional
Ha sido internacional en todas las categorías inferiores de la selección española y en la selección nacional.