Inizia la sua carriera nel 1997, disputando la Série C con l'União Bandeirante, e l'anno successivo si trasferisce all'Atlético Paranaense, esordendo in Série A. Dopo una sola stagione cambia ancora maglia, disputando due stagioni con il Cruzeiro, con il quale vince la Coppa del Brasile nel 2000, e nel 2001 si trasferisce al Vasco da Gama, rimanendo fino al 2004. L'anno successivo torna infatti a vestire la casacca del Cruzeiro, in cui diventa immediatamente il portiere titolare della squadra. Con la squadra di Belo Horizonte Fábio conquista due campionati (2013, 2014), due Coppe del Brasile (2017, 2018) e 7 Campionati statali. Sfiora la vittoria della Coppa Libertadores nel 2009, ma in finale la squadra perde contro l'Estudiantes di Verón. Nonostante la storica retrocessione del Cruzeiro nel 2019 Fábio decide di rimanere, ma la squadra non riesce a tornare in massima serie e alla fine della stagione 2021, a 41 anni, il portiere lascia il club dopo ben 17 stagioni e torna in Série A, accasandosi alla Fluminense. Acquistato come riserva di Muriel, durante il campionato statale 2022 diventa ben presto il portiere titolare della squadra, giocando successivamente tutte le partite della Série A dello stesso anno, dimostrando una grande affidabilità tra i pali e contribuendo al 3º posto finale, oltre che al raggiungimento delle semifinali in Coppa del Brasile. L'anno successivo la Fluminense conquista per la prima volta nella sua storia la Coppa Libertadores, grazie anche alle grandi parate di Fábio nella finale contro il Boca Juniors.
È il giocatore con più presenze nella storia del Cruzeiro, con 955 apparizioni, e uno dei pochi a poter vantare di aver raggiunto le 1000 presenze in carriera. Attualmente è il calciatore con più presenze in attività, mentre in classifica generale è dietro solo a Peter Shilton.
Nazionale
Conta 3 presenze con la maglia della nazionale brasiliana. Fábio ha anche delle vittorie in tornei internazionali all'attivo, come il Campionato Sudamericano Under-17 del 1997 e il Mondiale U-17 dello stesso anno. Inoltre ha fatto parte della rosa che ha vinto la Copa América 2004, in Perù.
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