Homme de lettres, Fabio Carpi est appelé au début des années 1950 par Cavalcanti à écrire des scénarios pour sa société brésilienne Vera Cruz. Pendant trois années, il s'occupe de superviser tous les travaux d'écriture du studio de production. De 1953 à 1954, il écrit lui-même cinq scénarios dont celui d'Uma Pulga na Balança de Luciano Salce. A la fin de la décennie, il revient au cinéma mais cette fois-ci en Italie. Il collabore plusieurs fois avec Dino Risi. Il est ainsi le scénariste d'Il Vedovo et d'Une poule, un train et quelques monstres. En 1969, il écrit pour John Cassavetes qui tient le rôle principal de Rome comme Chicago d'Alberto De Martino. L'année suivante, il collabore avec Luigi Malerba sur L' Invasion. Le film est mis en scène par Yves Allégret.

En 1971, sa carrière prend un tournant décisif. Fabio Carpi réalise son premier film, Corpo d'amore. Le cinéaste y traite des relations père/fils, un thème présent dans plusieurs de ses oeuvres. S'il lui arrive encore d'écrire pour d'autres, à partir de 1971, Fabio Carpi travaille essentiellement sur ses propres réalisations. L' Età della pace (1974) entame une réflexion sur la solitude et la vieillesse que l'on retrouve à nouveau 16 ans plus tard dans Nobel (2000) à travers la figure du vieil écrivain Alberto. Ce dernier est interprété par Hector Alterio que l'on retrouve également aux génériques d'Il Quartetto Basileus (1982) et de Barbablú, Barbablú (1987).

Dans les années 1990, Fabio Carpi réalise trois films en faisant appel à chaque fois à des acteurs français. Il dirige ainsi Marie-Christine Barrault sur L' Amour nécessaire (1991) et sur Et ensuite le feu où elle côtoie Jean Rochefort. Claude Rich, pour sa part, tient le rôle principal d'Homere, la derniere odyssee (1997). En plus de son oeuvre cinématographique, Fabio Carpi a écrit deux recueils de nouvelles et huit romans.