Fayçal Karoui wurde 1971 in Paris geboren und studierte Klavier und Dirigieren am Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris. Dort erhielt den ersten Preis für Orchesterleitung und besuchte anschließend die Meisterklasse. Er wurde Assistent von Michel Plasson beim Orchestre National du Capitole de Toulouse, eine Position, die er bis 2002 innehatte. Diese Zusammenarbeit führte dazu, dass er ein umfangreiches symphonisches und lyrisches Repertoire dirigierte.

Seit 2002 ist er Chefdirigent des Orchestre de Pau Pays de Béarn, wo er sich leidenschaftlich für Bildung und Öffentlichkeitsarbeit engagiert und regelmäßig mit internationalen Solisten wie Alexandre Kantorow, Sir Steven Hough, Alexandre Tharaud, Bertrand Chamayou, Nemanja Radulovic, Daishin Kashimoto und Gautier Capuçon zusammenarbeitet. Von 2012 bis 2014 trat er die Nachfolge von Yutaka Sado als Musikdirektor des legendären Orchestre Lamoureux an und wurde insbesondere mit der äußerst erfolgreichen Produktion von Faurés Pénélope im Juni 2013 betraut, mit den Solist*innen Roberto Alagna und Anna-Caterina Antonacci. 

Als Gast dirigierte er bedeutende Symphonieorchester wie das Orchestre de Paris, das Orchestre de l'Opéra National de Paris, das Orchestre National de France, das Orchestre Philharmonique de Radio-France, das Orchestre National du Capitole de Toulouse, das Monte-Carlo Philharmonic, das Orchestra Giuseppe Verdi in Mailand, das Chamber Orchestra of Lausanne, das Orchestre Philharmonique de Liège, die Hong-Kong Sinfonietta, das New Japan Philharmonic und die Brüsseler Philharmoniker.

Als international gefragter Ballettdirigent arbeitet Fayçal Karoui regelmäßig mit Spitzenensembles wie dem Ballett der Pariser Oper, dem Wiener Staatsballett, dem Royal Ballet London, dem Niederländischen Nationalballett, dem Hong Kong Ballet, Capitole de Toulouse zusammen. Von 2006 bis 2012 war er Musikdirektor des New York City Ballet.

Im März 2013 wurde Karoui von der französischen Regierung zum Chevalier de l’Ordre des Arts et des Lettres ernannt.