Le 24 août 1944, dans Paris insurgé, âgé de 25 ans et ayant pris du grade, il dirige l'attaque du palais du Luxembourg qui abrite l'état-major de la "Luftwaffe", protégé par d'énormes blockhaus. Le palais est trop bien défendu pour les assaillants, qui ne disposent que d'armes légères. La nouvelle parvient à Fabien que trois chars de Leclerc sont arrivés en éclaireurs à Notre-Dame. Renseigné sur le moyen de joindre Leclerc, il envoie un émissaire à Thiais, et Leclerc met sept chars à sa disposition. Le lendemain, Fabien prend le palais du Luxembourg avec les compagnies FTP du , , et et les sept chars de Leclerc. Au même moment, un autre ancien des brigades, Tanguy, dit Rol, chef des FFI de l'Ile-de-France, reçoit avec Leclerc la reddition du général Von Choltitz. Paris n'aura pas connu le sort de Varsovie, rasé et écrasé avant d'être libéré. Plus d'un millier de résistants, FFI ou civils, meurent quand même au cours de l'insurrection de la capitale. Pour terminer sa soirée, Fabien se rend au 44 de la rue Le Pelletier, ancien siège du Parti, reconquis les jours précédents par Camphin et Ballanger, et où convergent tous les responsables du Parti.