Fagioli voetbalde vanaf zijn zevende levensjaar in de jeugd van Piacenza, waarna hij vier seizoenen uitkwam voor Cremonese en daarna terechtkwam in de opleiding van Juventus. Hier speelde hij in het belofteteam, voor hij op 27 januari 2021 zijn professionele debuut mocht maken. In de Coppa Italia mocht hij die dag thuis tegen SPAL in de basisopstelling starten van coach Andrea Pirlo. Hij zag teamgenoten Álvaro Morata, Gianluca Frabotta, Dejan Kulusevski en Federico Chiesa tot scoren komen, waardoor met 4–0 gewonnen werd. Drie minuten voor tijd haalde Pirlo hem naar de kant ten faveure van Weston McKennie.[1] Na nog een wedstrijd in de Serie A werd Fagioli in de zomer van 2021 voor een jaar verhuurd aan zijn oude club Cremonese. Met deze club behaalde hij promotie naar de Serie A in een seizoen waarin hij drieëndertig wedstrijden speelde in de competitie. Na zijn terugkeer schotelde Juventus de middenvelder een nieuw contract voor, lopend tot medio 2026.[2] In het seizoen 2022/23 speelde hij zesentwintig competitiewedstrijden. Hij werd verkozen tot de beste speler tot drieëntwintig jaar in de Serie A.[3]
In oktober 2023 werd Fagioli na een schikking met de Italiaanse justitie voor zeven maanden geschorst, nadat hij zichzelf aangegeven had voor illegale gokactiveiten.[4]
Italië
Albanië – Italië 
· 
· 
·
7 Chiesa ·
9 Vlahović ·
10 Pogba ·
11 Kostić ·
12 Sandro ·
14 Milik ·
15 Yıldız ·
16 McKennie ·
17 Iling-Junior ·
18 Kean ·
20 Miretti ·
21 Fagioli ·
22 Weah ·
23 Pinsoglio ·
24 Rugani ·
25 Rabiot ·
27 Cambiaso ·
36 Perin ·
41 Nicolussi ·
Coach: Allegri
· Assistent-coach: Padoin