После окончания одного из самых престижных высших учебных заведений Франции, Высшей школы администрации, Фабиус работал аудитором Государственного совета. Был впервые избран в Национальное собрание в 1978 году от Социалистической партии (СПФ). Вскоре после этого он вошёл в ближний круг лидера социалистов Франсуа Миттерана.
Фабиус, как и Жоспен, рассматривался преемником Миттерана. Однако, он не смог стать первым секретарём СПФ на съездах 1988 и 1990 годов, несмотря на поддержку самого Миттерана. В 1988 году в 41 год стал самым молодым председателем Национального собрания. В 1992 в конце концов стал первым секретарём СПФ, но ушёл после разгромного поражения на парламентских выборах 1993 года.
Хотя Фабиус был символом современного французского социализма, его политическое имя сильно пострадало после скандала с трансфузией заражённой вирусом СПИДа крови. Будучи оправдан в суде, он остался замешан в скандале в общественном мнении. Фабиус вновь стал президентом Национального собрания в 1997, затем министром экономики (2000—2002) в кабинете Лионеля Жоспена. После ухода Жоспена из политики Фабиус безуспешно пытался стать секретарём СПФ, после чего заявил, что он изменил свои взгляды и вошёл в левое крыло партии.
Он возглавлял лагерь социалистов, выступавших против ратификации Европейской конституции, но 1 декабря 2004 СПФ высказалась за Конституцию. Однако, Фабиус и после этого выступал в лагере противников Конституции и даже рассматривался как лидер движения. Когда французы проголосовали против Европейской конституции на референдуме 2005 года, ему позволили остаться в партии, но лишили должности в Национальном исполнительном комитете партии.
В 2007 году вместе с Сеголен Руаяль и Домиником Стросс-Каном претендовал на место кандидата в президенты от СПФ, но при голосовании отстал от обоих.
Фабиус, несостоявшийся соперник Николя Саркози на выборах-2007, одно время находился в близких отношениях с моделью Карлой Бруни, нынешней женой Саркози.
16 мая 2012 года был назначен министром иностранных дел Франции в новом правительстве социалистов Жана-Марка Эро.
Фабиус принимал участие в заседаниях "нормандской четверки" по урегулированию ситуации на Донбассе, в которую входят Франция, Украина, Германия и Россия.
10 февраля 2016 года президент Франции Франсуа Олланд объявил о том, что Лоран Фабиус покидает пост министра иностранных дел Франции и внёс его кандидатуру в Парламент Франции на утверждение председателем Конституционного совета. 18 февраля Парламент Франции одобрил это назначение. 8 марта 2016 года Фабиус официально возглавил совет.
15.05.2017