Fabiène Mai suit des cours de dessin aux Beaux-Arts avant de se tourner vers l’art dramatique : elle se forme au cours Roger Gaillard-Claude Viriot. Elle débute sur les planches au Théâtre de l’Atelier dans L’Invitation au Château de Jean Anouilh, et remporte son premier succès dans Les Martyrs de Tchekhov au Théâtre de Poche. En 1959, elle prend avec Pierre Arneaudeau la direction du Théâtre du Tertre, et a joué de nombreux rôles, dans des œuvres du répertoire étranger principalement. On se souvient également d’elle dans plusieurs longs métrages : La vie est un roman, Se souvenir des belles choses, La Vie nue…