Fàbregas nevelőegyesülete aBarcelona volt. 15 évesen már a „B” csapattal tréningezett, s alkalmanként a spanyol U17-es válogatottban, ahová szintén meghívót kapott. Meghatározó tagja lett a korosztályos válogatottnak, amely jelentős eredményeket ért el, például kijutott a 2003-as finnországi világbajnokságra, és ott egészen a döntőig jutott. A fináléban Brazília legjobbjaival kellett megmérkőzniük, s bár 1–0-ra kikaptak, egész Spanyolország az új spanyol aranygenerációról beszélt. Ezen a tornán tűnt fel Fàbregas, aki akkor még Cesc felirattal a hátán játszott. Öt góljával ő lett a gólkirály, de az egész sorozat legjobb játékosának is megválasztották. Cesc még egy évet azArsenal B csapatában is játszott, és 2003-ban feljutott a felnőtt csapatba.
AWolverhampton Wanderers ellen szerzett találatával egyúttal ő lett minden idők legfiatalabb gólszerzője az ágyúsoknak is nevezett egyesületben. Már a nagyválogatottnál is szóba került a neve, de még a 17 éven aluliak válogatottjában játszott a 2004-es franciaországi Európa-bajnokságon. A tornán nagyjából az egy évvel korábbi vb-csapat szerepelt. A döntőbe jutás ismét sikerült, a győzelem viszont megint nem. Franciaországtól kaptak ki 2–1-re, a spanyolok gólját a korábban aManchester Unitedban játszó, majd aReal Zaragozába, onnan pedig a Barcelonához kerülőGerard Piqué szerezte.
Arsène Wenger menedzser ösztönzésére meghosszabbították a szerződését, mert a francia szakember szerint „Fabregas az Arsenal jövőjének záloga, egyszerűen nem köthet ki más klubban”. Wenger keze alatt megbízható támadó középpályás vált belőle, akinek aPatrick Vieira távozása után keletkezett űrt kellett betöltenie a csapatban. Első bajnoki gólját aBlackburn Rovers ellen szerezte, első BL-találatát pedig aRosenborg BK ellen. Meghívót kapott a spanyol A-válogatottba is, a2006-os világbajnokság előtt mutatkozott beElefántcsontpart válogatottja ellen (gólpasszt is adott), és bekerült aNémetországba utazó keretbe is, s négyszer pályára is lépett a világbajnokságon.
Amikor az Arsenal aDinamo Zagreb ellen játszott BL-selejtezőt, s 3–0-ra győzött idegenben, az első és az utolsó gólt Fàbregas szerezte. Így ő lett minden idők legfiatalabb duplázója aBajnokok Ligájában.
2008-ban már az Arsenal alapembere lett, aBajnokok Ligájában az ő gólja döntött a 2008. március 4-én játszottAC Milan elleni nyolcaddöntőben, amit végül 2–0-ra nyert meg csapata aSan Siróban. Cesc Fàbregas a 2008–09-es szezonban megkapta a csapatkapitányi karszalagot, amitWilliam Gallastól örökölt.
A 2008-as Európa-bajnokság döntőjében a kezdőben kapott helyetDavid Villa sérülése miatt.
2011. augusztus 15-én azArsenal FC elfogadta aBarcelona ajánlatát, így Fàbregas 2016-ig szóló szerződést írt alá a katalán csapathoz. Sajtóhírek szerint a Barcelona kb. 35 milliófontért (kb. 40 millióeuróért) vásárolta meg a saját nevelésű játékost.[6][7][8] A mezszáma a 4-es lett.[9][10] A játékos kivásárlási árát a Barcelona 200 millió euróban határozta meg a szerződés egyik záradékában.[11]
2014.június 3-án aBarcelona elfogadta aChelsea FC ajánlatát, így Fabregas2019-ig szóló szerződést írt alá a londoni csapathoz. Sajtóhírek szerint a Chelsea 30 milliófontért vásárolta meg Fabregast. Fabregas új csapatában a világbajnokság közben elköszönőDavid Luiz mezszámát, a 4-est kapta.
Szintén sajtóhír szerint a Chelsea 14,5 millió eurót azonnal kifizetett, és ugyanennyit törlesztett októberben is. Az elkövetkezendő öt évben pedig Fàbregas fog évi egy millió euróról lemondani a fizetéséből, ami szintén a Barcelona számlájára fog érkezni. Ezen felül amennyiben a Chelsea legalább két bajnokságot és egy bajnokok ligáját megnyer az elkövetkező öt évben, akkor további 5 millió euró, más információk szerint 6 millió euró illeti meg a Barcelona-t.
2022. augusztus 1-jén aláírt azolasz másodosztályúComo csapatához.[12] 2023. július 1-jén bejelentette, hogy visszavonul a profi labdarúgástól, és a továbbiakban a Primavera del Como 1907 második csapatát fogja vezetőedzőként irányítani.[13]
Cesc-nek és nála 12 évvel idősebb, libanoni barátnőjének, Daniella Semaan-nak 2013. április 10-én közös gyermeke született, aki a Lia nevet kapta.[14][15]
↑Cesc Fabregas signs until 2016. FC Barcelona hivatalos honlapja, 2011. augusztus 15. [2011. augusztus 27-i dátummal azeredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2011. augusztus 16.)