Mivel ilyen képzés sehol sem volt, a Színiakadémiára iratkozott be, 1941-ben kapott diplomát, majd a Nemzeti Színháznál lett rendező, díszlettervező, színész. A második világháború alatt amerikai hadifogságba került, ott írt egy filmforgatókönyvet Móra Ferenc Aranykoporsójából.
1945-ben a Magyar Színház főrendezője lett, 1949-ben az Úttörő Színház igazgatásával bízták meg - a hírt a Szabad Népben olvasta először. Még abban az évben áthelyezték a Hunnia Filmgyárba művészeti vezetőnek, ő tervezte a Déryné és az Erkel című filmek díszleteit. 1952-ben Vihar című filmjét a mindenható Révai József népművelési miniszter politikailag "helyesebbre" dolgoztatta át. Kiemelkedő munkái között van a Sarkadi Imre novellájából készült Körhinta (1955), a Hannibál tanár úr (1956) Móra Ferenc regénye nyomán, a Kosztolányi Dezső regényéből készült Édes Anna (1958), a Két félidő a pokolban (1962).
Pályáján a következő csúcspont a Sánta Ferenc könyvéből 1965-ben rendezett Húsz óra, amely újra a magyar parasztság háború utáni sorsát ábrázolja. 1968-ban a Pál utcai fiúkat vitte filmre, 1969-ben Örkény István groteszk novellájából rendezte az Isten hozta, őrnagy urat, ebben a Latinovits Zoltán által megformált őrnagy a hatalom visszaéléseit mutatja be egy családon belül.
Az 1971-es Hangyaboly Kaffka Margit, a 141 perc a befejezetlen mondatból (1974) Déry Tibor művéből készült. Az ötödik pecsét (1975) ismét Sánta-adaptáció, a nyilas terror erkölcsi konfliktusait tárja a néző elé. A Magyarok (1977) hősei a második világháború alatt Németországba telepített magyar parasztokról szól, az 1980-as Fábián Bálint találkozása Istennel az első világháború végének zűrzavarait idézi fel. Utolsó filmje az 1983-as Gyertek el a névnapomra volt.
Fábri művei morális példázatok az emberellenesség, az erőszak minden formája ellen, minden darabjában arra keres választ: mit tehet az egyes ember a történelem szorító körülményei között, hogyan őrizheti meg önmagát, emberi tartását. A magyar filmet - elsősorban a Körhintával - Fábri (és Hegyi Barnabás, az operatőr) ismertette meg a világgal. Több magyarországi és külföldi filmfesztivál díját is elnyerte, a Pál utcai fiúkat Oscar-díjra is jelölték. Szinte haláláig vezető tisztségeket töltött be a különböző szín- és filmművészeti szövetségekben, 1970-től tanított a Színház- és Filmművészeti Főiskolán. 1993-tól a Széchenyi Irodalmi és Művészeti Akadémia tagja volt. 1984-től újra festett, több önálló kiállítása is volt. Háromszor kapott Kossuth-díjat, 1965-ben Kiváló művész lett, hatvanadik születésnapján a Magyar Népköztársaság Babérkoszorúval ékesített Zászlórendjével, 1992-ben a Magyar Köztársaság Érdemrend Középkeresztjével tüntették ki.
Fábri Zoltán 1994. augusztus 23-án halt meg Budapesten. Idén januárban emléke előtt tisztelgett a 38. Magyar Filmszemle, s festményeiből is életmű-kiállítást rendeztek.
