Kariera reprezentacyjna mały|Łukasz Fabiański podczas MŚ 2018|226x226px Występował w reprezentacjach Polski różnych kategorii wiekowych, w tym w drużynie młodzieżowej U-21. W grudniu 2005 wystąpił w meczu kadry „B” prowadzonej przez Edwarda Klejndinsta ze Szkocją, a swój debiut w reprezentacji Polski zaliczył w meczu z Arabią Saudyjską rozegranym 28 marca 2006 jako reprezentant nr 793. W reprezentacji Polski rozegrał 57 meczów.
15 maja 2006 został powołany do kadry narodowej na Mistrzostwa Świata w Piłce Nożnej 2006, jednak jako jeden z niewielu nie zagrał na nich ani minuty.
21 listopada 2007 rozegrał swój pierwszy mecz o punkty w reprezentacji – w zremisowanym 2:2 meczu z Serbią.
W maju 2012 został powołany do szerokiej kadry na Euro 2012, jednak opuścił zgrupowanie z powodu kontuzji barku wykluczającej go z gry. Jego miejsce w reprezentacji zajął Grzegorz Sandomierski.
W 2014, w jesiennych meczach eliminacji Mistrzostw Europy 2016 wraz z Arturem Borucem pełnił rolę rezerwowego bramkarza Reprezentacji Polski. 18 listopada zagrał 45 minut w zremisowanym meczu towarzyskim ze Szwajcarią, puszczając w nim jedną bramkę. 29 marca 2015 został pierwszym bramkarzem w eliminacyjnym meczu z Irlandią.