Sardegna heeft een subtropisch, mediterraan klimaat. De zomers kunnen zeer warm worden, en de winters zijn doorgaans mild, maar waarbij sneeuw in de bergen geen uitzondering is. De kustgebieden blijven doorgaans van sneeuw gevrijwaard. Daarnaast staat het eiland altijd onder invloed van de wind; de mistral (maestrale zoals Italianen zeggen), sirocco, libeccio en levante.

Reeds in het stenen tijdperk speelde de Monte Arci een belangrijke rol. Deze uitgedoofde vulkaan was een van de centrale vindplaatsen van obsidiaan dat gebruikt werd voor speerpunten en snijwerktuigen. Ook nu nog kan het vulkanische glas gevonden worden op de berghellingen. Deze prehistorische tijd in Sardinië wordt gekenmerkt door de typische bouwwerken in natuursteen die Nuraghi genoemd worden.

Tussen 2009 en juli 2012 kwam Aru uit voor de beloften. In deze periode wist hij zowel in 2011 als 2012 de Ronde van de Aostavallei te winnen, in deze prestigieuze wedstrijd gingen mannen als Jaroslav Popovytsj en Thibaut Pinot hem vooraf. Nog in 2011 was hij tweede op het Italiaanse kampioenschap voor beloften, op vier seconden van Matteo Trentin. 

Vanaf 1 augustus 2012 stond hij onder contract bij het Kazachse UCI World Tour-team Astana. Tijdens deze maanden maakte hij indruk door tweede te worden in de zesde etappe van de USA Pro Cycling Challenge, achter Rory Sutherland. In 2013 zou hij zijn debuut maken in een Grote Ronde, dit in de Ronde van Italië. Hij zou er samen met Paolo Tiralongo en Tanel Kangert meesterknecht zijn van de latere winnaar Vincenzo Nibali.

Een jaar later won Aru voor het eerst een etappe in de Ronde van Italië. Tijdens de vijftiende etappe, een bergrit naar Plan di Montecampione, bleek Aru over de sterkste klimmersbenen te beschikken. Door later onder ander een goede klimtijdrit te rijden, reed de jonge Italiaan naar het podium. Ook startte Aru in de Vuelta, in de elfde etappe naar Santuario San Miguel de Aralar reed hij in de slotfase weg uit de favorietengroep en behield die voorsprong. Ook de achttiendee etappe, met aankomst bergop, was een prooi voor Aru, die Froome versloeg. Aru eindigde als vijfde in het algemeen klassement.

In de Ronde van Italië van 2015 ging Aru van start als één van de topfavorieten voor de eindzege. In de dertiende etappe wist hij voor het eerst in zijn carrière de roze trui te veroveren, nadat leider Alberto Contador betrokken was geraakt bij een valpartij. Contador pakte de trui de volgende dag echter weer terug in de tijdrit. Tijdens de laatste dagen van de Giro wist Aru twee bergetappes op rij te winnen. Hij eindigde in het eindklassement op de tweede plaats, op bijna twee minuten van winnaar Contador. In de Ronde van Spanje startte Aru als één van de favorieten. Hij kreeg onder meer Vincenzo Nibali en Mikel Landa met zich mee. In de elfde etappe greep Aru het rood, maar hij raakte het kwijt aan Joaquím Rodríguez. In etappe twintig heroverde hij de rode trui op Tom Dumoulin. Een dag later behield hij deze en pakte hiermee de eindoverwinning in de Ronde van Spanje.

In de Ronde van Frankrijk 2016 stond hij voor aanvang van de twintigste etappe zesde in het algemeen klassement. De Italiaan kreeg echter een inzinking, vermoedelijk door een hongerklop, en zakte naar plek dertien in het klassement. Die plek hield hij een dag later vast. In de wegwedstrijd op de Olympische Spelen in Rio de Janeiro werd Aru zesde, op 22 seconden van winnaar Greg Van Avermaet.

In de Ronde van Frankrijk van 2017 won hij de 5e etappe naar La Planche des Belles Filles. Hij nam dankzij deze overwinning de leiding in het bergklassement over. In de 12de etappe veroverde hij de gele trui die hij echter in de 14de etappe kwijtraakte. In 2018 zal Fabio Aru opnieuw zijn opwachting maken in de ronde van zijn thuisland. Daar krijgt hij onder meer te maken met titelverdediger Tom Dumoulin en Chris Froome.