Fabien Sanchez konzentrierte sich auf den Bahnradsport, in dem er vier französische Meistertitel errang. Seinen ersten großen internationalen Erfolg feierte er 2003: Zusammen mit Fabien Merciris, Jérôme Neuville und Franck Perque wurde er bei den Bahnweltmeisterschaften Dritter in der Mannschaftsverfolgung. 2004 nahm er an den Olympischen Spielen in Athen teil. In der Einerverfolgung wurde er Sechster, und in der Mannschaftsverfolgung belegte das französische Team Platz sieben.