С 2007 по 2011 год Фрай играл за молодёжную сборную Швейцарии, за которую сыграл 18 матчей и стал финалистом молодёжного чемпионата Европы 2011. Проведя последний матч за молодёжную сборную 25 июня 2011 года, Фабиан Фрай был вызван в главную сборную. Дебют швейцарца за сборную состоялся 7 октября 2011 года в матче отборочного турнира чемпионата Европы 2012, где в Суонси Швейцария играла против Уэльса.