Родился 30 июля 1992 г. в Майами (шт. Флорида, США) в семье итальянцев. Имеет американское и итальянское гражданство.
Вырос в Нью-Йорке. Когда Фабиано Каруана было пять лет, родители, решившие, что у их сына проблемы с концентрацией внимания, записали его в шахматной кружок при местной синагоге Бет Элохим, где его талант быстро был замечен учителями. В том же году он дебютировал на местном турнире. Первым тренером будущего гроссмейстера был Брюс Пандольфини. Вскоре мальчика стали вывозить на зарубежные шахматные турниры. В 2005-2007 гг. тренировался в Мадриде под руководством Бориса Злотника, в 2007-2010 гг. - в Будапеште под наставничеством Александра Чернина. В 2010-2014 гг. жил в Лугано (Швейцария), тренером был Владимир Чучелов.
До 2015 г. выступал на соревнованиях под флагом Италии.
В 2007 г. стал гроссмейстером - самым молодым в Италии и США. В августе того же года одержал победу на престижном турнире в нидерландском Флиссингене, добившись в финальном матче ничьей с бывшим чемпионом по версии Международной шахматной федерации (Federation Internationale des Echecs, FIDE; ФИДЕ) Рустамом Касымджановым. Также в 2007 г. впервые одержал победу на чемпионате Италии по шахматам. Впоследствии завоевывал этот титул в 2008, 2010 и 2011 г.
В 2008 г. дебютировал в составе сборной Италии на Шахматной олимпиаде, проходившей в Дрездене (Германия). Команда показала только 41-й результат.
Фабиано Каруана одерживал победу на престижном Дортмундском шахматном турнире в 2012, 2014 и 2015 гг. Также первенствовал на гран-при ФИДЕ 2014-2015 гг.
В 2014 г. победил на турнире Синкфилда в Сент-Луисе, опередив действующего чемпиона мира Магнуса Карлсена. В 2018 г. повторил этот успех, но разделив первое место по очкам с Карлсеном и армянским игроком Левоном Ароняном.
В 2016 г. участвовал на проходившем в Москве турнире претендентов, в котором уступил по очкам россиянину Сергею Карякину. В том же году в составе сборной США завоевал первое место на Шахматной олимпиаде в Баку. В 2018 г. на 43-й олимпиаде американская команда с его участием заняла второе место, уступив сборной КНР.
В марте 2018 г. одержал победу в матче претендентов.
Самый высокий рейтинг в карьер - 2844 (в октябре 2014 г.). По состоянию на ноябрь 2018 г. имеет рейтинг 2832 (2-е место в мире после Магнуса Карлсена).
Увлекается йогой и кинематографом, в свободное время сочиняет любительские киносценарии.