Своё первое «золото» на соревнованиях высокого уровня Фабиан получил на Чемпионате Европы в Дебрецене (2005) — в упражнениях на перекладине. Годом спустя на Чемпионате мира по спортивной гимнастике в Орхусе он завоевал две бронзовые награды (в многоборье и в опорном прыжке). 2007 год принёс ему пять медалей — «золото», «серебро» и «бронзу» на Чемпионате мира в Штутгарте и «золото» и «серебро» на Чемпионате Европы в Амстердаме. В том же 2007 году Фабиан Хамбюхен вместе с Магдаленой Нойнер были признаны спортсменами года в Германии.