Né à Trévise en Italie, le ténor Fabio Sartori commence le chant au conservatoire Benedetto Marcello de Venise. Après avoir décroché le prestigieux Concours Pavarotti, le chanteur italien est rapidement remarqué dans le rôle de Rodolfo dans La Bohème (Puccini) à La Fenice de Venise, en 1996. Il fait ensuite ses débuts lors de la saison 1997-1998 à la Scala de Milan, dans Macbeth de Verdi, sous la direction de Riccardo Muti. En 1998, Fabio Sartori est invité en Gabriele Adorno dans Simon Boccanegra (Verdi) au Théâtre Communal de Bologne et dans le rôle-titre de Don Carlos au Théâtre royal de Parme.

En 1999, le ténor fait ses premiers pas à l'Opéra d’État de Vienne en Carlo dans Linda di Chamounix de Donizetti. En 2001, il prend le rôle de Tebaldo dans Les Capulet et les Montaigu de Bellini à l'Opéra Lyrique de Chicago et fait sa première apparition (la seule à ce jour) à l'Opéra Bastille de Paris en Duc de Mantoue dans Rigoletto de Verdi. En 2003, il aborde le rôle de Roberto dans Marie Stuart de Donizetti à l'Opéra de Zürich, où il prend celui de Fernand dans La Favorite en 2006. Entre temps, il chante Carlo dans Les Brigands de Verdi pour sa seule visite à La Monnaie en 2004 et Pollione dans Norma à l'Opéra de Gênes en 2005. Il se rend ensuite aux Arènes de Vérone où il interprète Ismaele dans Nabucco en 2007. La même année, au Théâtre Verdi de Busseto, il est Riccardo, cette fois dans Oberto, Comte de Saint-Boniface, mis en scène par Mario Martone. En 2008, son rôle dans La Bohème lui ouvre les portes de La Scala de Milan, où il chante Foscari dans I due Foscari en 2009. L’'année suivante, il est Maurizio dans Adriana Lecouvreur de Francesco Cilea au Teatro Communale de Florence. En 2011, il interprète Foresto dans Attila de Verdi à La Scala. En 2014, il se rend à l’Opéra d’Etat de Berlin en Cavaradossi dans Tosca. A l’Opéra allemand de Berlin, il chante l’année suivante le rôle de Calaf dans Turandot et celui de Pinkerton dans Madame Butterfly. Il retrouve Adriana Lecouvreur à Naples en 2016. Le ténor prend en 2017 le rôle de Canio dans Paillasse (Leoncavallo) au Théâtre Royal de Turin (rôle qu’il chante également pour ses débuts à Covent Garden), ainsi que celui de Ricardo dans Un Bal masqué au Liceu de Barcelone. En 2018, il interprète Macduff dans Macbeth de Verdi à l’Opéra d’Etat de Berlin aux côtés de Placido Domingo et Anna Netrebko, ainsi que Manrico dans Le Trouvère à Liège. L’année suivante, il s’empare du rôle de Calaf dans Turandot à Munich. 

Durant la saison 2020/2021, Fabio Sartori interprètera Ismael dans Nabucco en octobre à l’Opéra de Florence, puis Cavaradossi à l’Opéra Allemand de Berlin. En novembre, il retournera à Florence dans le rôle-titre d’Otello. Par la suite, il retrouvera l’Opéra de Vienne en Calaf dans Turandot en avril avant de s’illustrer de nouveau à Florence en Maurizio dans Adrianna Lecouvreur. en avril. Enfin, il clôturera sa saison avec Aïda (Radamès) à l’Opéra de Munich.