Ancien secrétaire adjoint de la SACD (Société des Auteurs Compositeurs de Musique), Fabien Onteniente débute sa carrière cinématographique par l'écriture de scénarios de courts métrages dont l'un, intitulé Le Perroquet des îles, est sélectionné aux César en 1984. Après Qui se cache derrière François Mitterrand, documentaire réalisé en 1990 pour la télévision, il met en scène son premier film, A la vitesse d'un cheval au galop (1992), l'histoire d'un groupe de retraités prêts à tout pour visiter le Mont Saint-Michel.

L'année suivante, Fabien Onteniente dirige Florent Pagny et Jean Rochefort dans Tom est tout seul, une oeuvre singulière prenant pour cadre principal un lavomatic de quartier. En collaboration avec Bruno Solo, il signe ensuite deux comédies populaires. Si la première, Grève-party (1997), dépeint sur fond de manifestation et de grève générale une journée dans la vie des commerçants de la place Sainte Geneviève à Paris, la seconde, Jet set (1999), caricature le monde très fermé de la haute bourgeoisie avec Samuel Le Bihan dans le rôle principal. Succès public, le film engendre une suite en 2004, People Jet set 2, qui met notamment en scène José Garcia et Rupert Everett.

En 2002, Fabien Onteniente surfe sur la victoire française au Mondial 98 pour présenter une vision satirique de l'univers du football dans 3 zéros, avec Gérard Lanvin. Il retrouve l'acteur quatre ans plus tard pour la comédie Camping, gros succès populaire également emmené par Franck Dubosc et Mathilde Seigner, où Fabien Onteniente aborde le monde très particulier des campeurs et confirme son attachement à évoquer la vie en communauté. En 2008, le cinéaste dirige à nouveau Dubosc pour une autre comédie, Disco, qui revient sur la musique culte des années 80, avec également Gérard Depardieu et Emmanuelle Béart au casting. Deux ans plus tard, c'est aux côtés de son acteur désormais fétiche, et de la plupart de son casting d'origine, qu'il rempile pour Camping 2.

Le cinéaste reste encore dans son élément, la comédie populaire, en mettant en scène Turf avec Alain Chabat et Edouard Baer, sorti en 2013. C'est l’histoire de quatre potes, quatre petits Français : le Grec (l’ostéopathe), Fifi (qui vit chez sa mère, concierge), Fortuné (l’Antillais qui travaille à la Cogex), et Freddy (le flambeur). Ils fréquentent assidument un PMU parisien, Le Balto. Fatigués de perdre le peu qu’ils ont, ils veulent arrêter de jouer au Turf… Oui mais, selon la devise bien connue des turfistes : Jour de perte, veille de gain, le destin frappe au carreau ! En 2016, Onteniente retrouve Franck Dubosc pour Camping 3, nouvel opus des aventures estivales de Patrick Chirac qui fait 3,2 millions d'entrées.

En 2019, Fabien reste dans le domaine des vacances avec la comédie All Inclusive, dans laquelle François-Xavier Demaison et sa femme remportent un voyage tout compris, sauf que le passeport de cette dernière est périmé. L'"heureux" gagnant se retrouve donc obligé de partager son bungalow avec Jean-Paul Cisse (Dubosc)... Puis, le cinéaste livre deux téléfilms, le drame historique Les Enfants Des Justes et la comédie 100% bio, avant de s'atteler à la suite de 3 Zéros, 4 Zéros, avec Gérard Lanvin et Didier Bourdon.