Outre la pratique du piano classique et jazz et de l’orgue, Fabien Lévy étudie l’analyse, l’orchestration, l’histoire de la musique, l’harmonie et la composition électroacoustique et instrumentale. Egalement diplômé de l’ENSAE et d’un DEA scientifique (ENS Ulm), il occupe différents postes de recherche avant de se consacrer exclusivement à la musique à partir de 1994. De 1995 à 2001, il étudie au Conservatoire national supérieur de musique de Paris, avec entre autres Gérard Grisey en composition, Michaël Lévinas en analyse musicale, Gilles Léotaud en ethnomusicologie et Marc-André Dalbavie en orchestration.

Parallèlement à ses activités de compositeur, il est titulaire d’une thèse de doctorat en musicologie de l’EHESS sur le décalage entre complexité analytique et complexité perceptive en musique et est l’auteur de plusieurs articles théoriques. Il est directeur artistique du projet Studio en ligne de l’Ircam en 1998, puis, de 1999 à 2001, il y est conseiller pédagogique. Il est également chargé de cours à l’UFR de musicologie de l’Université Paris IV-Sorbonne. De 2004 à 2006, il enseigne l’orchestration à la Hochschule für Musik Hanns-Eisler de Berlin (Allemagne). De 2006 à 2012, il est professeur de composition à la Columbia University de New-York. Il enseigne ensuite la composition à la Hochschule für Musik de Detmold (Allemagne) de 2012 à 2017, et à la Hochschule für Musik und Theater « Felix Mendelssohn-Bartholdy » de Leipzig depuis 2017.

Comme compositeur, il est lauréat de la Fondation Singer-Polignac (1995) et du DAAD (2001) dans le cadre du Berliner-KünstlerProgram (résidence d’un an à Berlin). Sa pièce Hérédo-ribotes est nominée au concours international Rostrum de l’Unesco (2002). En 2003, il est pensionnaire-compositeur à l’Académie de France à Rome (Villa Medicis) et reçoit en 2004 le Förderpreis (prix du jeune compositeur) de la fondation Ernst von Siemens pour la musique.

Ses œuvres, pour soliste, ensemble, orchestre (utilisé comme grand ensemble de solistes) ou électronique sont centrées actuellement sur un travail entre le tout et la partie, sur des paradoxes de la perception musicale, et sur des techniques de « cross-rhythm » généralisées à tous les paramètres. Elles sont jouées en France, en Europe, aux États-Unis et au Canada, en Afrique et en Asie, par des ensembles et des solistes internationaux tels que le London Sinfonietta, l’Ensemble Modern, L’ensemble Recherche, l’Itinéraire, le quatuor Habanera, le quatuor Arte, l’Orchestre symphonique de la radio de Berlin, l’Orchestre national de Toulouse, le Tokyo Symphony Orchestra, Claude Delangle. Ses projets récents sont des commandes pour l’ensemble 2e2m et les Neue Vokalsolisten de Stuttgart (Après tout, 2012), Teodoro Anzellotti et Jean-Guihen Queyras (Danse polyptote, 2012) et le Klangforum Wien.

Ses oeuvres instrumentales sont éditées en exclusivité chez chez Billaudot (jusqu’en 2008), Ricordi Allemagne (2008-2018) et Editions Peters (depuis 2018).