Fabio De Luigi nasce a Rimini l'11 ottobre 1967. Nel 1992 si laurea all'Accademia delle belle arti di Bologna. La carriera teatrale inizia nel 1991 con il suo spettacolo Un titolo comico al quale segue nel 1993 Non capisco come sia successo di cui è sempre autore. Nel 1995 porta in scena La vera storia di Fabio per la regia di Fabio Biondi. L'anno successivo arriva il debutto radiofonico su Radio 2 con Il programma lo fate voi, condotto da Enrico Vaime, nel 1997 è sempre su Radio 2 insieme al duo Dose e Presta con...visualizza tutton Buono Domenico e a teatro con Tafano Show di e con Fabio De Luigi, Natalino Balasso, Savino Cesario per la regia di Antonio Catania.
Esordisce sul piccolo schermo nel 1998 con il programma di Italia 1 Facciamo cabaret e lo stesso anno arriva anche il debutto cinematografico con Matrimoni di Cristina Comenicini. Il 1999 lo vede in teatro con Biol di Fabio De Luigi e Paolo Cananzi, regia di Fabio Biondi, in tv, su Italia 1, con Mai dire gol e al cinema con: Asini di Antonello Grimaldi, Tutti gli uomini del deficiente per la regia di Paolo Costella e Il partigiano Jhonny regia di Guido Chiesa.
L'anno successivo torna sul grande schermo con la pellicola Se fossi in te di Giulio Manfredonia e sul piccolo schermo con i programmi di Italia 1 Mai dire Maik e Mai dire domenica al quale resterà legato fino al 2004. Nel 2001 esce il film - tv Il Gruppo per la regia di Anna Di Francisca ed è al cinema con Un Aldo qualunque per la regia di Dario Migliardi. Torna a Radio 2 nel 2002 con il programma Il cammello di Radiodue e a teatro con Irma la dolce di Alexandre Breffort, regia di Jérome Savary, nello stesso anno viene diretto da Paolo Genovese e Luca Miniero nel cortometraggio Le misure dell‘amore. Nel 2004 è sul grande schermo con: È già ieri regia di Giulio Manfredonia e Ogni volta che te ne vai regia di Davide Cocchi. Nel 2005 è su Italia 1 con i programmi: Love bugs, Mai dire lunedì, Festivalbar e Love bugs 2 e al cinema è la voce di Melman in Madagascar regia di Eric Darnell - Tom MacGrath, prod. Dreamworks. Torna al teatro nel 2006/07 diretto da Giorgio Gallione con Il bar sotto il mare di Stefano Benni. Sempre nel 2006 è sul grande schermo con Natale a New York per la regia di Neri Parenti che lo dirige anche l’anno successivo nel film Natale in crociera. Sempre nel 2007 torna su Italia 1 con Mai dire martedì e nel 2008 con Le Iene, anno in cui è al cinema con: Come Dio comanda regia di Gabriele Salvatores e Natale a Rio regia di Neri Parenti. Nel 2009 sempre sul grande schermo è tra i protagonisti di Ex regia di Fausto Brizzi e di Gli amici del Bar Margherita regia di Pupi Avati. Nello stesso anno è protagonista del film di Gabriele Salvatores Happy Family e nel 2010 del film Maschi contro femmine di Fausto Brizzi. Presta inoltre la voce al personaggio Ken di Toy Story 3 regia di Lee Unkrich e nel 2011 a Blu pappagallo del film di animazione Rio regia di Carlos Saldanha. Nello stesso anno con Alessandro Genovesi scrive la sceneggiatura del film La peggiore settimana della mia vita del quale è protagonista e nel febbraio 2012 esce nei cinema Com'è bello far l'amore prima commedia in 3D firmata da Fausto Brizzi.
A novembre dello stesso anno è nelle sale con Il peggior Natale della mia vita per la regia di Alessandro Genovesi. Nell’autunno del 2013 è sul grande schermo con Aspirante vedovo diretto da Massimo Venier e a febbraio del 2014 è protagonista della pellicola di Giovanni Veronesi Una donna per amica. È protagonista del film corale di Alessandro Genovesi Soap Opera che ha aperto il Festival Internazionale del Film di Roma. Il 1 gennaio 2015 è tra protagonisti di Si accettano miracoli di Alessandro Siani.
