Comienza a cantar en el Viejo Café, (un pub en el que su padre exponía sus obras) con un repertorio que incluía canciones de Yes, Génesis, The Beatles y Sui Generis. Además, cantaba con Suéter, el grupo de Miguel Zabaleta, en el que también participaba Claudia Puyó. Por intermedio de Zabaleta conoció a Cachorro López, Andrés Calamaro y  Daniel Melingo, quienes serían sus compañeros de ruta en los siguientes años.

 En los años ´80 es cuando empezaba a brillar y a destacarse entre los artistas de aquellos tiempos. Junto a Sabaleta, llegó un día a Chacarita, a la casa de Victor Kessellman y Viviana Tellas. Ahí conoció a un grupo de chicas, las "Bay Biscuits". Esa misma noche Fabiana pasó a integrar el grupo.
 La última noche que se presentaron en el teatro Bambalinas, año 1991, fue a verlas Charly García, quien las invita a participar de las presentaciones de Serú Girán en el teatro Coliseo.   Luego, Charly compuso un tema y le pidió a Fabiana que lo cantara con él.
Una noche viajando en colectivo Charly le contó a Fabiana y a Melingo su idea de armar una banda junto a Pipo Cipolatti, el Gonzo Palacios y Eduardo Cano. Formaron así Los Twist.

 Finalizando 1985, Charlyle propone producir su primer disco, "Detectives", con temas de él, Fito Paéz y Spinetta, y dos temas en los que Fabiana comparte autoría, siendo este su primer trabajo solista. 
 Su segundo disco junto a "Los Perros Calientes", y en 1991 "Algo Mejor", con producción de Fito Páez. Catapultada a la fama, el tema de Andrés Calamaro "Mi Enfermedad" llegaba a los primeros puestos en los ranking’s de todas las radios, era cantada por todas las hinchadas de los equipos de fútbol y hasta Diego Maradona se identificó con ese tema y lo eligió para su primer retorno al juego.
En 1993 graba "Golpes al vacío" con la producción de Carlos Alomar en New York City. 
 En 1995 se grabó el quinto disco, "Sol en cinco", producido por Pedro Aznar y con la participación de Fito Páez, Claudia Puyó, Gabriel Carámbula y David Lebón y enteramente dedicado a su abuela Totó. "Sol en Cinco" fue galardonado con el premio ACE a la mejor cantante solista femenina de rock. La presentación oficial se realizó en el teatro Broadway a beneficio de Apadea (Asociación de Padres de hijos Autistas). Dos años más tarde surge "De qué se ríen?". 

  En 2002 firmó contrato con FEG Records y sacó a la venta "Información Celeste", trabajo que cuenta con 12 temas que demuestran su crecimiento tanto personal como profesional y con el clásico ritmo que la caracteriza. 
En 2005 todos los fans del rock nacional, contribuyeron a seleccionar las canciones del nuevo álbum de Fabiana Cantilo titulado “Inconsciente colectivo”, un homenaje al rock nacional y con artistas invitados.
En 2007 nació "Hija del rigor" y lo siguió "En la vereda del sol", en 2009. En 2011, luego de un receso en le estudio de grabación, Cantilo editó "Ahora".
 En 2013 Fabiana fue una de "Las elegidas", un show en el Teatro Colón, donde cantaron diez de las mejores voces nacionales.
 En 2015 presenta un nuevo álbum, llamado "Superamor". Alejada del sello Sony Music, la artista edita en forma independiente un disco compuesto por 12 canciones, entre ellas el sencillo adelanto "Girasoles".
En 2016 graba, junto a Claudia Puyó y Daniela Herrero, el soundtrack del film "Hipersomnia", del director Gabriel Grieco. Se trata de una versión de "Cae el Sol", tema de Airbag.
 En 2017 edita "Proyecto 33", un álbum que reúne canciones interpretadas en vivo durante los tres conciertos que realizó en el Teatro Maipo de Buenos Aires en 2016, repasando sus 33 años de trayectoria en la música. El material está compuesto por Doble CD+DVD con 26 canciones e invitados.
 En 2020 recibe nominaciones "Premio Gardel Álbum Artista de Rock " por "Cuna de Piedra" y mejor Canción del Año "Luna".En 2021 estrena su single "La Batalla" y en julio del mismo año estrena el video clip. El 7 de julio se lanza una versión de "En la vereda del sol" de David Lebón en la cual colabora. 
 El 28 de abril de 2023 se lanza el videoclip de Juanse "Sigue girando (60 aniversario en vivo Luna Park)" en el cual participa junto a Fabiana Cantilo.