Carel Fabritius ist vor dem 27. Februar 1622 in Midden-Beemster geboren und starb am 12. Oktober 1654 in Delft.

Carel Fabritius war der älteste Sohn von Pieter Carelsz. gen. Fabritius und Barbertje Barentsdr van der Maes. Nach ihm kamen noch zehn Geschwister zur Welt, von denen sich die Brüder Barent und Johannes ebenfalls für eine Laufbahn als Maler entschieden. Über seine Jugend ist nur wenig bekannt. Lange wurde vermutet, dass Carel den Beruf eines Zimmermanns erlernte und auch ausübte. Grund dafür war, dass er in den Akten, in denen er als Mitglied der reformierten Kirche bestätigt wird, „Carel Pietersen Timmermann. Am Herrenhaus“ genannt wird. Doch da in dem Register sonst nirgendwo eine Berufsbezeichnung zu finden ist, nimmt die moderne Forschung an, dass sich die Familie allgemein des Namens Timmermann (= Zimmermann) bediente. Bisher lässt sich nichts über Ausbildung und Beruf in diesen Jahren nachweisen. Sehr wahrscheinlich ist aber, dass Carel über seinen Vater bereits früh mit der Malerei in Verbindung kam.
Am 1. September 1641 wurde die Verlobung von Carel mit Aeltje Herrmensdr van Hasselt bekannt gegeben. Dabei wird er erstmals unter dem Namen Carel Pietersz Fabritius geführt. Ob der Name Fabritius auf die Bezeichnung „Faber“ (Lateinisch für Handwerker), wie früher angenommen, zurückgeht, wird heute bezweifelt. Schon kurz nach der Trauung, am 22. September 1641, übersiedelte das junge Paar nach Amsterdam.
Noch im gleichen Jahr bewarb er sich höchstwahrscheinlich im Atelier von Rembrandt. Es gibt allerdings keine Dokumente, die eine Mitarbeit Carels dort belegen. Lediglich in einer Aufzeichnung des Malers und Dichters Samuel van Hoogstraten aus dem Jahr 1678 nennt dieser ihn „meinen Mitschüler“. Bestätigt wird diese Annahme noch durch einige frühe Arbeiten, die stilistisch den besten Arbeiten aus dem Rembrandt-Atelier dieser Zeit nahestehen. Es kann sogar vermutet werden, dass Carel nur deshalb nach Amsterdam zog, weil Rembrandt dort weilte und dieser bereits einen guten Ruf als Lehrmeister besaß. Da Carel allerdings mit 19 Jahren bereits zu alt für ein Lehrverhältnis war, war er dort wahrscheinlich als Ateliermitarbeiter tätig. Dies würde allerdings voraussetzen, dass er bereits eine gewisse Meisterschaft erreicht hatte.
Auf dem Höhepunkt seiner Schaffenskraft verstarb der 32-jährige Carel, als er am 12. Oktober 1654 bei der Explosion des Turmes „t Secreet van Hollandt“, der Delfter Pulvermühle ums Leben kam. Er war gerade dabei gewesen, den Küster der Oude Kerk von Delft zu porträtieren. Dabei gingen sicherlich auch zahlreiche, noch im Atelier befindliche Arbeiten des Meisters verloren.
Carel Fabritius kann als der bedeutendste Maler betrachtet werden, der aus dem Kreis von Rembrandt hervortrat. Er erreichte bereits mit seinen frühen Werken eine Meisterschaft, die der seines Vorbildes kaum nachstand. Viele dieser frühen Arbeiten galten nicht umsonst lange Zeit als eigenhändige Werke Rembrandts. Im Laufe der Zeit gelang es Carel jedoch, im Gegensatz zu den meisten anderen Malern des Rembrandtkreises, sich von diesem Vorbild zu lösen. Das hinterlassene Werk von Carel Fabritius ist nicht sehr groß. Viele der ihm zugeschriebenen Werke sind nicht signiert und nur auf Grund der Stilkritik für ihn in Anspruch genommen worden.