După ce a studiat la Drama Centre London, Fassbender și-a făcut debutul în filmul de lungmetraj în 300 (2006). Rolurile sale timpurii includ miniseria HBO Band of Brothers (2001) și drama fantastică Sky One Hex (2004–2005). A devenit cunoscut jucând rolul lui Bobby Sands în drama Hunger (2008). Rolurile ulterioare includ filmele din 2009 Fish Tank și Inglourious Basterds, precum și filmele din 2011 Jane Eyre și A Dangerous Method. A obținut succes mainstream jucând rolul lui Erik Lehnsherr / Magneto în seria X-Men, și pe David 8 și Walter One în Prometheus (2012) și continuarea sa, Alien: Covenant (2017).
Pentru interpretarea sa a unui dependent de sex în drama lui Steve McQueen, Shame (2011), a câștigat Cupa Volpi pentru Cel Mai Bun Actor. Interpretările sale ale lui Edwin Epps în drama istorică 12 Years a Slave (2013) și rolul titular în drama biografică Steve Jobs (2015) i-au adus nominalizări pentru Premiul Oscar pentru Cel Mai Bun Actor în Rol Secundar și Cel Mai Bun Actor. După alte roluri în filmele The Counselor (2013), Frank (2014) și Macbeth (2015), a luat o pauză de opt ani, timp în care a început să concureze în curse auto.
După ce a condus pentru Proton Competition în European Le Mans Series în 2023, Fassbender a revenit la actorie cu filmele de acțiune The Killer (2023) și Black Bag (2025). Căsătorit cu actrița suedeză Alicia Vikander din 2017, are doi copii.