Walaupun menjadi pencetak gol yang cukup subur karena berhasil mencetak lebih dari
30 gol dalam satu musim, namun dia tidak pernah memperoleh kesempatan bermain dalam tim inti di
Camp Nou (Markas FC Barcelona). Merasa kesempatan bermainnya terbatas jika dia tetap di
FC Barcelona maka dia memutuskan untuk pindah. Pada
11 September 2003, Cesc Fabregas akhirnya pindah ke
Inggris dan bermain bersama
Arsenal. Kondisi permaianan
Liga Inggris yang terkenal dengan
kick and rush membuat dirinya agak bingung. Cesc adalah orang Latin yang doyan berkelit dengan bola.
Pada awalnya tinggal di ibukota
London membuat dia susah untuk beradaptasi, tetapi kemudian dia mulai berteman dengan rekan satu timnya
Philippe Senderos yang membantunya beradaptasi dengan kehidupan di London. Di usianya yang masih 16 tahun, Fabregas tidak pernah berpikir untuk masuk dalam tim inti tapi dia terus belajar dari seniornya,
Patrick Vieira dan
Gilberto Silva sambil mengkonsentrasikan dirinya dalam pelatihan dan belajar
Bahasa Inggris. Tidak lama kemudian, dia memulai debutnya pada tanggal
23 Oktober 2003 dalam pertandingan Piala Liga melawan
Rotherham United. Dengan bermainnya dia di pertandingan tersebut, dia menjadi pemain Arsenal termuda dengan umur
16 tahun 177 hari.
Dia tidak selalu tampil bermain untuk
The Gunners (sebutan Arsenal FC) pada musim pertamanya bersama
Arsenal FC, tetapi menyusul dengan cederanya para pemain gelandang inti di musim
2004-2005, kesempatan bermainnya untuk
Arsenal FC bertambah. Tidak lama kemudian, dia mendapatkan kepercayaan untuk menjadi pemain inti gelandang tengah bersama
Gilberto Silva. Setelah menjadi pemain inti pada usia muda, dia berhasil memecahkan beberapa rekor klub yaitu mempunyai reputasi sebagai pemain yang memiliki bakat dengan teknik yang bagus, pengoper bola yang sangat baik, dan menjadi pemain kunci pada Timnya. Saat
Gilberto Silva berfungsi sebagai pemain bertahan, Fabregas mempunyai fungsi utama sebagai pengatur serangan atau playmaker.
Tidak lama kemudian akhirnya dia dapat tampil bermain dalam tim inti di pertandingan Liga Inggris pada musim
2004-2005, sebelumnya dia hanya tampil di pertandingan Piala Liga. Pertandingan pertamanya di awal musim adalah dalam pertandingan kejuaraan
Community Shield pada tahun 2004 melawan
Manchester United dengan kemenangan
3-1. Dengan cederanya
Patrick Vieira, Fabregas masuk dan menggantikan posisi seniornya
Patrick Vieira dan tampil berturut-turut dalam 4 pertandingan Liga Inggris. Dia meraih pujian dalam pertandingan tersebut, bahkan dia mencetak gol dalam pertandingan melawan
Blackburn Rovers dengan kemenangan 3-0, dan menjadi pemain termuda Arsenal yang mencetak gol dalam pertandingan
Liga Inggris .
Dengan berlanjutnya cedera pada
Edu dan
Gilberto Silva, maka kesempatan bermain pemain muda ini bertambah untuk semua kompetisi. Di Liga Champions UEFA, dia menjadi pencetak gol termuda kedua dalam sejarah kompetisi tersebut, dia mencetak gol dalam pertandingan melawan
Rosenborg dengan kemenangan
5-1. Fabregas mengakhiri musim pertamanya bersama
Arsenal FC dengan memenangkan penghargaan pertamanya pada pertandingan Final Piala FA melawan
Manchester United FC yang berakhir adu penalti dengan kemenangan
Arsenal 5-4.
Pada tahun 2006, dia membuat keputusan untuk kariernya untuk bermain bersama Arsenal FC dalam jangka panjang dengan menandatangani kontrak
8 tahun. Pada pertandingan internasional,
Fabregas tercatat sebagai pemain termuda Spanyol di Piala Dunia pada pertandingan Spanyol vs Ukraina di Leipzig pada tanggal 13 Juni 2006 di umurnya yang masih 19 tahun 41 hari. Kariernya sebagai pemain nasional bermula dari tingkat pemain muda, mewakili tim U-17 pada pertandingan Kejuaraan Dunia U-17 FIFA di Finlandia pada tahun 2003.
Setelah kepergian Kapten Arsenal
Patrick Vieira ke Juventus, Fabregas mulai bermain secara rutin di tim inti pada posisi gelandang bersama dengan
Gilberto Silva. Setelah diwarisi nomor punggung 4 dari
Vieira, Fabregas tampil 49 kali di semua kompetisi selama musim 2005-2006. Meskipun usianya yang masih muda, penampilannya terus dicermati menyusul bertambahnya keterlibatan dia dalam tim inti. Lebih lanjut, karena Fabregas memiliki postur tubuh lebih kecil dan bermain tidak begitu agresif dibanding dengan Vieira, banyak yang meragukan kemampuannya untuk mengisi kekosongan yang ditinggal oleh Vieira. Namun demikian, Fabregas menampilkan gaya permainannya sendiri dan mengesankan bagi para pengamat sepak bola dalam pertandingannya di Liga Champions melawan Real Madrid dan Juventus. Dalam pertandingan melawan Juventus dia mencetak gol pertama dan memberikan umpan bola kepada
Thierry Henry yang mencetak gol kedua, pada saat yang sama Fabregas membuktikan bahwa dirinya dapat menghadapi permainan dan tackling keras gelandang seperti
Vieira. Dia kemudian bermain di partai Final Liga Champions melawan mantan klub nya
Barcelona, tetapi Arsenal kalah dengan score 1-2, dengan hasil tersebut Arsenal melengkapi musim
2005-2006 tanpa piala.
Dengan meningkatnya spekulasi transfer
Fabregas pada musim panas,
Real Madrid berkeinginan untuk mengontraknya walaupun
Fabregas sudah menjalin kontrak jangka panjang dengan Arsenal. Tetapi manajer Arsenal
Arsene Wenger menyatakan tidak akan mendengarkan penawaran dari manapun terhadap pemainnya. Pada
September 2006, dengan sisa kontrak yang masih tersisa 6 tahun, Arsenal mengajukan penawaran baru yaitu kontrak 8 tahun yang kemudian disetujui oleh
Fabregas dan ditandatangani pada tanggal
19 Oktober 2006 Walau jangka waktu kontrak tersebut tidak seperti biasa lamanya, Fabregas mengatakan bahwa gaya permainan Arsenal dan manajer
Arsene Wenger sebagai alasan dalam komitmen jangka panjang pada klubnya Arsenal FC.
Sebagai hasil dari penampilannya di tim U-17, dia dipanggil oleh
Luis Aragonés, pelatih tim Nasional Spanyol, untuk menjadi pemain senior pada tim nasional sepak bola Spanyol dan bermain pada Piala Dunia 2006 di Jerman (9 Juni - 9 Juli 2006) dan Piala Eropa 2008 (7-29 Juni 2008) di Swiss dan Austria di mana di turnamen ini Spanyol keluar sebagai juara sekaligus menjadikan Spanyol menjadi Peringkat 1 dalam daftar Peringkat Dunia FIFA dan dalam turnamen ini Fabregas menjadi salah satu pemain kunci.
Fabregas akhirnya memilih kembali ke klub asalnya,FC Barcelona dan resmi menjadi pemain FC Barcelona setelah proses transfer yang alot antara kubu FC Barcelona dan Arsenal. Ia mengikat kontrak dengan FC Barcelona sampai tahun 2016 dengan klausul buy-out dirinya seharga 200 juta euro. Pertandingan debutnya terjadi ketika ajang Piala Super Spanyol melawan Real Madrid. Ia dimasukkan menit ke 83 untuk menggantikan Pedro. Gol pertamanya ia cetak saat ajang Piala Joan Gamper sekaligus menghantarkan FC Barcelona menjadi juara setelah mengalahkan SSC Napoli 5-0. Ia juga turut menyumbang satu gol pada pertandingan UEFA Super Cup dan pada pertandingan pekan pertama Liga Spanyol saat FC Barcelona membantai Villarreal CF 5 gol tanpa balas. Beberapa tahun di Barcelona, ia kemudian pindah ke Chelsea setelah sempat dikaitkan akan kembali ke Arsenal namun ia lebih memilih bergabung dengan Chelsea.