Laurent Fabius var sønn av antikvitetshandleren André Fabius (1908–1984), en askenasisk jøde som konverterte til katolisismen under første verdenskrig. Moren var Louise Strasburger-Mortimer (1911-2010), en amerikansk katolikk. Foreldrene oppdro gutten i den katolske tro. Han hadde sin skolegang ved parisgymnasiene Janson-de-Sailly og Lycée Louis-le-Grand, og fortsatte deretter ved to elitehøyskoler, først Institut d'études politiques i Paris (avslutning som agrégé i filosofi), og så ved ENA (avgangsklassen 'François Rabelais' (1971–1973)).