Na infância, Fábio teve aulas de piano por dois anos e meio, depois de violão clássico, popular, canto e coral. Com apenas 15 anos, sabendo tocar guitarra e piano, ele chegou a montar uma banda chamada Delta T, mas o sonho acabou por falta de dinheiro e tempo para praticar. Fábio iniciou a faculdade de publicidade, até que um dia ele viu um anúncio de um curso de teatro na Fundação das Artes, em São Caetano, o qual resolveu fazer. Isso foi o começo de uma brilhante carreira. Uma semana depois de ter levado seu currículo à Rede Globo e ter sido escolhido em um teste, ele já estava gravando Meu Bem, Meu Mal, sua primeira novela. Posteriormente, seguiram-se vários outros trabalhos, tornando-se um dos atores preferidos de Gilberto Braga.[7]
Em 1991, interpretou um dos mocinhos jovens da novela Vamp, de Antônio Calmon, fazendo par com Cláudia Ohana. Seguiu-se outro mocinho no ano seguinte, 1992: o romântico Caio de De Corpo e Alma, de Glória Perez, na qual fazia par romântico com Daniella Perez, filha da autora. Após esse trabalho, em 1993, viveu seu primeiro vilão, em Sonho Meu, de Marcílio Moraes, vivendo Jorge, um empresário inescrupuloso, neto de Paula (Beatriz Segall). Emendou mais um trabalho, e sem férias, entrou para o elenco de Pátria Minha voltando a ser um mocinho, o honesto Rodrigo, sua primeira parceria com Gilberto Braga. Após esse trabalho, tirou férias, retornando somente em 1996, quando fez sucesso na pele do coprotagonista Marcos Mezenga em O Rei do Gado, trama de Benedito Ruy Barbosa. Logo depois, entre 1997 e 1998, foi um dos protagonistas do grande sucesso de Manoel Carlos, Por Amor, vivendo o complexo empresário Marcelo de Barros Mota. Em 1999 interpretou outro protagonista em Força de um Desejo, o herói Inácio. Depois viriam outros mocinhos, em Coração de Estudante e Paraíso Tropical, respectivamente o dedicado professor Edu e o apaixonado e honesto Daniel. Também participou de várias minisséries e seriados como protagonista, entre elas: Labirinto, Os Maias, Mad Maria e Copas de Mel.[8] Foi indicado duas vezes ao Troféu Imprensa, na categoria "Melhor Ator", por sua interpretação como Marcos Mezenga em O Rei do Gado em 1996[9] e como o vilão Renato Mendes de Celebridade em 2004.[10] Esse mesmo personagem de Celebridade acabou lhe dando os prêmios Qualidade Brasil (2004)[11] e Contigo (2004).[12]
Em 2008, foi escalado para interpretar Dodi, em A Favorita, porém desistiu, tendo seu papel feito por Murilo Benício.[13] Ainda em 2008, integrou o elenco de Negócio da China, mas deixou a novela para se tratar da dependência química.[14][15]
Em 2010, foi escalado para interpretar o vilão Léo em Insensato Coração, mas deixou o elenco, alegando não estar preparado para o ritmo intenso de gravações de uma novela.[21][22][23] Sua atitude foi critica pelo autor Aguinaldo Silva pelo fato de ter abandonado a novela Insensato Coração.[24]
Para o tratamento de sua dependência química, Fábio afastou-se das atividades, passando por clínicas nos Estados Unidos e depois em duas clínicas no Brasil. Em entrevista concedida ao jornal Folha de S.Paulo em junho de 2011, afirmou que, mesmo tendo alta na clínica, seu tratamento "não acaba", continuando com seções de psicanálise, e já estaria pronto para novos desafios no cinema e na televisão.[25]
Em 2011, volta para televisão para viver o Jorge no seriado de sucesso Tapas & Beijos, um dono de uma boate, onde é casado com Sueli (Andréa Beltrão).[26] Em 2012, esteve cotado para viver Max, em Avenida Brasil, mas devido ao compromisso com a série Tapas & Beijos, não pôde integrar a novela.[27] Estreou como diretor teatral em agosto de 2012 com o espetáculo "Expresso do Por do Sol", adaptação de Maria Adelaide Amaral para a peça Sunset Limited.
Entre 2015 e 2016, viveu um dos melhores momentos de sua carreira, ao dar vida ao playboy Arthur, dono de uma agência de modelos, na novela de grande sucesso Totalmente Demais. Na trama seu personagem se envolveu com Juliana Paes e Marina Ruy Barbosa. No ano seguinte protagoniza ao lado de Drica Moraes a série A Fórmula, no papel de Ricardo Montenegro. Em 2018, interpreta Ramiro Curió na supersérie / novela das onze Onde Nascem os Fortes, onde arranca elogios da crítica e do público.
Em 2017 após novos problemas com drogas, o ator recebeu apoio da Globo para tratamento do vício na Argentina.[28]
Teve um relacionamento de oito anos com Priscila Borgonovi,[29] com quem teve o filho João, nascido em 2003. Ele também é pai de Ella Felipa, nascida em 2011, fruto de sua união com a fotógrafa Karina Tavares.[30]
Após o divórcio, Fábio teve breves relacionamentos com as atrizes Camilla Camargo, Pally Siqueira e Carol Macedo.
Em abril de 2018, ele assumiu o namoro com a atriz Maria Ribeiro, que chegou ao fim em agosto, reataram em outubro, terminando novamente em novembro.[31][32]
Em 1 de outubro de 2020 casou-se com a advogada Ana Verena,[33] com quem tem uma filha, Alana.[34] O casal se separou em 2023.[34]
Em 2023 entrou para o curso de Ciências Sociais da PUC-SP.[35]
Controvérsias
Fábio já foi detido por duas vezes, por motivos distintos. A primeira delas, em junho de 2017, em Arcoverde, no sertão pernambucano, ocorreu por desacato em uma festa de São João. Ele responde ao processo em liberdade após pagamento de fiança.[36]
A segunda prisão ocorreu em maio de 2018, em São Paulo, após envolver-se em um acidente de trânsito e recusar-se a fazer o teste do bafômetro. Ele foi autuado por embriaguez ao volante e responde por esse processo em liberdade após pagamento de fiança no valor de 48 mil reais. Assunção terá sua carteira de motorista suspensa pelo período de um ano.[37]
Em 2018, o grupo La Furia lançou a música batizada Fabio Assunção que satirizava a imagem do ator. O grupo se defendeu dizendo que era uma homenagem enquanto Fábio rebateu que ridicularizar uma doença não tem graça. Fábio sugeriu que a renda dos direitos autorais fosse doada. Em 2020, ganhou 50 mil reais, da qual, metade do dinheiro foi para o É de Lei, centro de convivência de São Paulo que trabalha com redução de danos e a outra parte, para uma instituição que cuida de gestão de política de drogas na Bahia.[38]
Em novembro de 2023, Fábio foi acusado de agredir a ex-mulher, Ana Verena. Fábio Assunção e Ana Verena teriam tido uma briga na madrugada de 14 de outubro que acabou com a intervenção da polícia. Os moradores teriam escutado Ana gritar por socorro.[39]
O ano refere-se à entrega do prêmio, geralmente a produção da série/minissérie é no ano anterior. Não houve premiação em 2016. A categoria não foi apresentada em 2018.