Laureato in economia a Roma, si specializzava in macroeconomia e in teoria dello sviluppo economico e monetario al Massachusetts Institut of Technology. Nel 1962 entrava nell'Ufficio studi della Banca d'Italia dove maturava una carriera che lo portava nel giro di venti anni al ruolo di vicedirettore. 

Quando nel 1993 Ciampi assunse la guida del governo italiano, Fazio fu nominato governatore della Banca Centrale Italiana, carica che tuttora ricopre. Dallo stesso anno è presidente dell'Ufficio Italiano Cambi.