Carmona comenzó su carrera profesional en Universidad de Chile, donde estuvo en plantel profesional entre 2012 y 2016, disputando 44 partidos con la camiseta azul.
A mediados de 2016 ficha en Palestino, disputando 26 partidos hasta finales del 2017.
En 2018 llega a la Primera B, sumando minutos en 22 encuentros con el club de la ciudad vecina.
Tras un 2019 sin actividad, Fabián vuelve a la cancha con Deportes Santa Cruz en 2020, jugando en 23 partidos del torneo de ascenso.
Para la temporada 2021, llega a Audax Italiano, jugando en 10 encuentros.
A nivel profesional, ha convertido 26 goles y no suma tarjetas rojas.
Fabián Carmona fue seleccionado nacional chileno en el Torneo Esperanzas de Toulon 2014, estando presente en 2 partidos.
Dentro de su palmarés cuenta con 2 Copa Chile (2012-13 y 2015), el Campeonato Apertura 2014 de Primera División y la Supercopa 2015.
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