Fabián ha rappresentato il Messico in diverse categorie giovanili prima di raggiungere un titolo completo con la squadra senior. Era nella lista iniziale per la Copa América 2011, ma è stato espulso dalla squadra e sospeso per sei mesi insieme ad altri sei giocatori, per aver infranto i codici disciplinari nel loro hotel di concentrazione a Quito. Nel 2012, come concorrente della squadra nazionale U-23 del Messico, Fabián ha aiutato il Messico a qualificarsi per le Olimpiadi estive del 2012 e a vincere il Torneo di Tolone del 2012, dove è stato il miglior marcatore. Fabián faceva parte del roster del Messico che ha vinto la medaglia d'oro olimpica alle Olimpiadi estive del 2012 a Londra dopo aver sconfitto il Brasile in finale. Ha anche partecipato al 2011
e 2013 CONCACAF Gold Cup, 2015 Copa América, 2017 FIFA Confederations Cup, 2014 e 2018 FIFA World Cup.