Natif de Grenoble, Fabien de Sans-Nicolas a passé l'ensemble de sa jeunesse en Isère. Il arrête ses études à dix-sept ans et s'engage dans l'armée. Après cinq années passées au sein de cette dernière[1], et à la suite d'un accident qui l'a obligé à renoncer au terrain pour des tâches administratives, il la quitte en 1999 pour reprendre ses études à l'Université. Il y passe un certificat de capacité en droit, une licence en droit, puis entre à l'IEP de Paris[2].
À l'époque proche d'Alain Carignon, ses premières responsabilités politiques seront à la tête de la fédération des Jeunes Populaires de l'Isère en 2003. Il est alors responsable départemental jeunes (RDJ). Il entre un an plus tard au bureau national des Jeunes populaires, alors présidé par Marie Guevenoux.
En septembre 2005, en désaccord politique avec Nicolas Sarkozy et Brice Hortefeux, Marie Guevenoux, ancienne assistante parlementaire d'Alain Madelin, est incitée à quitter le poste de présidente des Jeunes populaires. Sarkozyste de la première heure, Fabien de Sans Nicolas a le soutien du président de l'UMP pour accéder à la présidence des Jeunes Populaires. Il est élu à l'unanimité par le bureau national sortant, comme le prévoyaient les statuts des Jeunes populaires.
En juin 2006, il propose une réforme du règlement intérieur des Jeunes populaires, pour aller vers plus de participation des adhérents. Elle est adoptée très largement à près de 87 % des suffrages exprimés. La participation s'élève à près de 80 % des militants[3].
Seul à se présenter, fin août 2006 et peu avant les universités d'été de l'UMP à Marseille, il est réélu à la tête des Jeunes populaires, par l'ensemble du Conseil national cette fois, à 89 % des voix avec une participation de 60 % pour une durée de 2 ans.
Le , il est désigné comme tête de liste UMP par la commission nationale d'investiture de l'UMP à la mairie de Grenoble pour affronter Michel Destot lor des municipales de 2008[5]. En ballotage extrêmement délicat à l'issue du premier tour, sa liste est battue au second tour, le , en n'obtenant que 29,5 % des suffrages, un score bas pour la droite grenobloise[6].
En septembre 2008, il est nommé secrétaire national chargé de l'animation de l'UMP.
Lors des élections régionales de 2010, il est élu conseiller régional en Rhône-Alpes où il figurait en Isère à la cinquième position sur la liste Aujourd'hui et demain, ensemble pour Rhône-Alpes.