Fabián representou a México en varias categorías xuvenís antes de chegar a ser seleccionado polo equipo senior. Estaba na lista inicial para a Copa América de 2011, pero foi expulsado do equipo e suspendido durante seis meses xunto con outros seis xogadores, por romper códigos disciplinarios no seu hotel de concentración en Quito. En 2012, como competidor do equipo nacional sub-23 de México, Fabián axudou a México a clasificarse para os Xogos Olímpicos de Verán de 2012 e gañou o Torneo de Tolón de 2012, onde foi o máximo goleador. Fabián formou parte do equipo mexicano que gañou a medalla de ouro nos Xogos Olímpicos de Londres de 2012 despois de derrotar a Brasil na final. Tamén participaría no 2011
e 2013 CONCACAF Gold Cup, 2015 Copa América, 2017 FIFA Confederations Cup, 2014 e 2018 FIFA World Cup.