Enfant, c’est auprès de son grand-père Roland Couybes –organiste de la cathédrale d’Auch- que Fabien Armengaud découvre la musique et vit ses premières expériences musicales aux tribunes des orgues auscitaines. Fabien Armengaud a étudié le clavecin et la basse continue avec Jan Willem Jansen, Yasuko Bouvard et Laurence Boulay. Il s’est ensuite perfectionné auprès de Michèle Dévérité. Au sein du Département de Musique Ancienne du Conservatoire de Toulouse, il rencontre Hervé Niquet avec lequel il apprend le travail d’orchestre et approfondit sa connaissance du répertoire à deux clavecins. En 1999, Fabien Armengaud fonde l’ensemble baroque Le Concert Calotin et enregistre pour le label Arion deux disques consacrés à Louis-Antoine Dornel et Sébastien de Brossard. En 2001, il dirige « On ne s’avise jamais de tout » de Monsigny à l’amphithéâtre de l’Opéra Bastille.
Grâce à la confiance d’Olivier Schneebeli, il intègre en 2000 la Maîtrise du Centre de Musique Baroque de Versailles. Depuis 2006, il est le continuiste des Pages et des Chantres et avec cette formation, il enregistre de nombreux disques (Charpentier, Lully, Riegel, Campra) et se produit tant en France (Paris, Vézelay, Nantes) qu’à l’étranger (Miami, Varazdin, Budapest, Zamora, Pékin, Séoul). Il est également sollicité par diverses maisons d’opéra (Avignon, Massy) en tant que chef de chant et participe ainsi aux productions de l’Amadis de Lully (2009-2010), des Noces de Figaro de Mozart (2011-2012) et du Tancrède de Campra en 2014.
Passionné par la direction, il a étudié cette discipline auprès de Dominique Rouits et Julien Masmondet. Il est diplômé de l’Ecole Normale de Musique de Paris en direction d’orchestre. Titulaire du Diplôme d’État de Musique Ancienne, Fabien Armengaud dirige régulièrement les Pages et les Chantres depuis 2007. Il a été nommé chef-assistant de la Maîtrise du Centre de Musique Baroque de Versailles en 2013 et prendra en septembre 2021 la direction musicale et pédagogique de cette Maîtrise.
Parallèlement à ses activités au Centre de Musique Baroque de Versailles, Fabien Armengaud dirige l’Ensemble Sébastien de Brossard. Un premier disque consacré aux Motets à trois voix d’hommes de Louis-Nicolas Clérambault est paru en 2016 chez Paraty. Cet enregistrement a reçu de nombreux éloges dans la presse spécialisée. En mars 2018 est sorti le disque « Silentium », deuxième opus de l’Ensemble Sébastien de Brossard, consacré aux petits motets pour taille avec Jean-François Novelli pour le label EnPhases.
Fabien Armengaud est chevalier des Entonneurs Rabelaisiens.